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家蚕基因组生物学国家重点实验室
依托西南大学建设的家蚕基因组生物学国家重点实验室，于2011年10月由科技部批准建设。现有科研用房1.7万余平方米，在四川、广西、云南、新疆、广东等地区建有多个工作站和20余个实验基地。拥有各类仪器设备4000余台/套，设备总价值约1.2亿元。
实验室以基因组生物学系统研究为核心，主要开展家蚕基因组和功能基因组、蚕桑资源与实验生物系统、生物技术与遗传改良三个方向的研究。拥有一支以中国工程院院士、教育部特聘教授、国家级领军人才、国家级“青年专家”、重大科技计划“首席科学家”等为主要阵容的研究队伍。
实验室近年来承担国家重点研发计划、973计划、863计划、国家自然科学基金及国际科技合作项目等科研项目600余项。先后在国内外学术杂志发表论文1200余篇，出版著作10余部，授权专利100余项，获国家、省部级和国际科技成果奖30余项。
实验室曾牵头绘制世界上第一张家蚕基因组框架图及精细图，完成蚕类基因组重测序、桑树全基因组测序和家蚕微孢子虫全基因组测序，引领家蚕模式生物化和蚕桑产业改造升级，让我国蚕桑学研究和产业创新处于世界领先地位。
2003年，牵头绘制世界上第一张家蚕基因组框架图;
2008年，成功绘制完成世界上第一张家蚕基因组精细图谱;
2009年，绘制世界第一张蚕类基因组遗传变异图谱;
2013年，完成家蚕病原性微孢子虫的全基因组图谱;牵头完成桑树全基因组图谱。
……
这一项项震惊世界的研究成果
都出自
家蚕基因组生物学国家重点实验室
在西南大学，有一群由院士领衔的基因“密码”破译专家。他们通过实施家蚕基因组、桑树基因组和家蚕微孢子虫基因组研究计划，向世人展示出基因组时代不一样的生物世界。
今天，让我们一起
走进这个实验室进行探访
5月6日，西南大学家蚕基因资源库，科研人员正在检查蚕宝宝健康状况。图 | 重庆日报 谢智强 摄/视觉重庆
走进西南大学2号门，沿大路右拐，一座欧式风格的建筑便出现在眼前，这就是实验室所在地。站在大门口，门头上方的“蚕学宫”楠木牌匾颇显古韵，而旁边挂的“家蚕基因组生物学国家重点实验室”金属牌匾则充满现代感。
蚕学宫对面的家蚕基因资源库所在的建筑被称作“蚕宫殿”，有3000平方米。负一楼放置桑叶，其他四层楼基本上都是蚕房。
闻着一股桑叶的清香往里走，进入一楼的一间蚕房，眼前的一切犹如进入神奇的昆虫世界——左右两侧的钢架上，绿色的蚕钵从下往上一排排整齐摆放，这就是蚕宝宝的“床”，每张“床”上都有密密麻麻的蚕宝宝。
“不同品种的蚕宝宝可以共处一房，但不可以共用一‘床’。”代方银说，家蚕基因资源库始于上世纪40年代，致力于家蚕遗传资源收集、创制、保存和整理。在国际知名蚕桑遗传育种专家、中国工程院院士向仲怀的带领下，实验室建立了世界最大的家蚕基因资源库，目前已拥有1000份以上家蚕基因资源，覆盖家蚕突变型的90%以上。
家蚕基因资源采用活体保存，有效期仅有一年，所以每年春天实验室都会大规模养蚕，安排专人照顾蚕宝宝，每天早上、下午和晚上喂食。
这里的蚕宝宝有的身上布满黑色条纹，有的则是纯白色，有的甚至是透明色。更神奇的是，蚕宝宝的血液竟有不同的颜色。保种研究人员胡海说，这影响它们结出来的茧不都是最常见的白色，而是五颜六色。
“蚕茧的颜色跟血液的颜色性状具有必然联系。”胡海举例说，如果蚕宝宝的血液是黄色，就会结黄色、稻草色或粉红色的茧；如果是无色，则会结绿色或白色的茧。这些色素物质都来自桑叶。
在“蚕宫殿”二楼的一个房间里，还有一个年代久远的老书柜，里面存放的竟然是蚕宝宝的“家谱”。“家谱”一本本整齐码放，总共三排，第一本是从上世纪40年代开始记录的。翻开早已泛黄且有些破损的“家谱”，可以了解到蚕宝宝的每个世代是怎么来的，发生了哪些变化。
“这些资料太珍贵了，凝聚了几代科研人员的心血，所记录的蚕宝宝是蚕业科学和产业发展雄厚的生物资源基础。”代方银表示。
基于这些多样性的家蚕遗传资源品系，采用现代遗传学、功能基因组学等研究手段，阐明了一批关乎家蚕产丝能力、适应性、食性调控等重要性状的控制基因和表型形成机理，这为蚕的分子改良提供了理论支撑和靶标基因。代方银说，“系统研究家蚕遗传资源，对遗传变异掌握得越充分，蚕的育种选择和新技术育种就更有成效，这与种质创制同等重要，相辅相成。另外，从家蚕遗传性病理性状的基因解析与功能研究中，我们还发现了一些与人类疾病与衰老相关的新基因，家蚕基因研究成果不仅贡献于蚕业进步，也对认识人类健康具有积极价值。”
让桑树有了多用途
5月6日，西南大学国家桑树品种改良中心重庆分中心精密仪器分析室，一条条染色体就是在这里用显微操作仪从细胞中挑出来的。图 | 重庆日报 谢智强 摄/视觉重庆
长久以来，人们只知道种桑养蚕、缫丝织绸，一切围着蚕丝转，桑树很多的潜在价值没有被挖掘出来，没有形成独立的学科，更像是蚕学的“附属品”。
十多年前，向仲怀院士提出桑树基因组计划。随后，实验室副主任何宁佳作为项目负责人，带领研究团队开始探索桑树基因组的奥秘。
各种野生桑树资源有多少条染色体?每条染色体承载了哪些遗传“密码”?……要解答这些问题，就要先获取染色体。在国家桑树品种改良中心重庆分中心的精密仪器分析室，何宁佳展示了他们是如何获取染色体的。
走进分析室，一名科研人员正在用显微操作仪挑染色体，把一条条染色体从细胞中挑出来，实现染色体微分离。而执行这项重要任务的，就是显微操作仪上的玻璃针。
“玻璃针的针头很细，能达到微米级。”何宁佳介绍，当玻璃针进入桑树的细胞核后，染色体可以挂在针尖上，然后被挑出来。
然而，这可是比“绣花功”更精细的活儿，就算是熟练工也要3分钟才挑得出一条染色体。做实验所需的染色体动辄几十上百条，光是挑染色体就要七八个小时。
不同的实验目的需要不同的染色体，如何准确找到所需?“染色体自身并不发荧光，我们利用荧光探针进行标记，让要研究的染色体显示出颜色，便于追踪。”何宁佳介绍。
在显微操作仪旁边的显示屏上，可以清楚地观察到被标记成不同颜色的染色体，很容易把它们进行区分，个个都无处藏身。
“桑树有3万多个基因，分布在各条染色体上。但它们究竟是怎么分布的，哪些地方是富集区域，哪些基因控制果实长短、果色、酸甜度等，都可以从细胞学上进行评判。”何宁佳表示，目前，他们已建立了完善的桑树基因组数据库，并构建了桑树功能基因组研究平台。
5月6日，西南大学桑树组织培养室，科研人员正在观察培养基中的桑树样本。图 | 重庆日报 谢智强 摄/视觉重庆
桑树基因组的解析带动了传统桑树学科的重建和产业重构，为桑树多用途综合利用与开发、蚕桑产业链的延伸提供了数据支撑。在此基础上，创造新的桑树种质资源，选育出果桑、饲料桑、药用桑等优良品种，这就是研究成果的应用之一。
在西南大学校园内地势最高处，有实验室建的150亩桑树育种中心，加上校外还有50多亩，总共200多亩。桑园内有1000多种桑树，来自天南海北。
走进桑树育种中心，可以发现很多特别的桑树，其中一种桑树上挂满了果实，但果实是长条形，最长有20多厘米，颜色呈黄绿色而非常见的紫色，吃起来甜度高，口感好。“这种长穗桑就是品种选育的成果，通过改变桑树的性状，就可以产生更高的经济价值。”何宁佳说。
可用于检测多种疾病
蚕宝宝会生病，家蚕微孢子虫病就是最严重的灾害性蚕病。微孢子虫是一种单细胞真核生物，体积极小，昆虫、牲畜和鱼类等感染后会造成重大经济损失。它甚至能感染人类，引起肠炎、呼吸道感染、脑炎等，对艾滋病患者、器官移植者等免疫系统有缺陷的人群，更是有致命性危害。
在该实验室，就有一支研究团队专门对付这个肉眼看不见、但杀伤力巨大的“敌人”。
在蚕桑微生物显微镜室，有一台激光扫描共聚焦显微镜，它可以帮助科研人员了解“敌人”。在激光扫描共聚焦显微镜下，微孢子虫的孢子就会现形。
正在做实验的博士吕青介绍，微孢子虫侵染宿主细胞的机制在自然界中十分独特。圆圆的孢子，直径仅几微米，其内部有一根长长的极管，像弹簧一样盘绕着。如果受到刺激，极管就会在极短的时间弹出，并将孢子内的细胞核向外运送，进入宿主细胞生长发育，并反复分裂增殖。
可是，由各种蛋白构成的极管直径只有100纳米，细胞核的直径却有700纳米，是极管的7倍，极管究竟是如何把细胞核运送出去的?
神奇之处就在于，细胞核可以上演一出“变形记”，把圆圆的身材“变”成瘦长的身材，在通过极管末端之后，再立马恢复原形。这一套高难度的动作，细胞核完成起来游刃有余。
“微孢子虫真是非常神奇，当年我第一次看到微孢子虫切片时，就决定要用一生去研究它!”实验室副主任潘国庆说。
5月6日，西南大学蚕桑微生物显微镜室，科研人员正在用激光扫描共聚焦显微镜研究微孢子虫。图 | 重庆日报 谢智强 摄/视觉重庆
2017年，实验室通过与美国阿尔伯特·爱因斯坦医学院合作，在全球首次发现了微孢子虫侵染过程中的相关蛋白，这一发现为防治相关病害提供了依据和方法。
“我们研发出一种单克隆抗体，在此基础上做出来一种万能试纸条。目前，通过添加有关微孢子虫的扩增引物，已经可以对家蚕、对虾微孢子虫病进行检测。”潘国庆表示，之所以称作万能试纸条，是因为通过更换不同的扩增引物，它还可以检测其他疾病，拥有广阔的应用前景。
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来源：重庆日报
记者：张亦筑 谢智强
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