江科大蚕业科学家开展合作研究揭示家蚕驯化和改良历史

发布时间:2018-07-11 浏览次数:730 作者:钱荷英 王福海 单位:蚕业研究所

日前,以华南师范大学生命科学学院暨中科院昆明动物所相辉教授,上海植物生理生态研究所博士生刘晓静,江苏科技大学李木旺研究员为共同第一作者,中科院上海植物生态研究所詹帅研究员、中国科学院昆明动物研究所王文研究员、江苏科技大学徐安英研究员为共同通讯作者完成的“The evolutionary road from wild moth to domestic silkworm (从野蚕到家蚕的进化之路)”一文,由《Nature》子刊《Nature Ecology and Evolution》(自然生态学与进化)在线发表。

动植物的驯化研究是生命科学研究的重要内容之一。而家蚕是我国重要的经济昆虫,也是目前唯一被人类完全驯化的无脊椎动物。虽然前期的研究已经表明家蚕起源于中国,并源自单一的驯化事件,但受限于初期研究时的品种选择和测序深度,家蚕各品系的详细驯化历程和传播历史仍不清楚。

为了揭示家蚕驯化和改良历史,江苏科技大学蚕业研究所与华南师范大学、中国科学院植物生理生态研究所、中科院昆明动物所、西北工业大学等单位在科技部“973计划”项目、国家自然科学基金委等项目的资助下,历时四年合作开展了蚕驯化和改良历史研究。研究人员选取了137个有代表性的家蚕种质资源和改良品种——涵盖了不同的地理系统、化性、眠性等主要种质特征,通过高通量重测序和群体遗传学分析等手段,较为精细地重构了家蚕从驯化到改良——家蚕品系的演化历史。研究发现:在现存各家蚕品系中,中国的三眠地方品种分歧相对较早;以三眠地方品种为基础,家蚕品系开始大规模分化,包括进一步分化为中国四眠地方品种,以及同期传播至欧洲、南亚等地区的欧系品种和热带多化品种。研究人员还发现目前蚕桑生产所用的2种改良品系(中系改良种和日系改良种)是两次独立的改良过程,中国改良种基于中国四眠地方品种,而日本改良种更多地利用了引进的欧洲地方品种。

根据所揭示的家蚕驯化历史,研究人员还鉴定到一些在家蚕驯化和改良过程中受到强烈选择的基因和代谢通路,特别是氨基酸代谢通路的富集最为明显,由此推测家蚕氨基酸代谢在调控水平发生的变异可能促进了家蚕茧质性状的显著提升;同时,家蚕的节律行为虽然不明显,但几个关键的生物钟基因在家蚕的驯化过程中也受到了较为强烈的选择,这可能与家蚕在大规模饲养过程中所必需的一致性行为相关。最后,该研究所产生的海量数据还可应用于拷贝数变异和全基因组关联分析等工作,为快速识别突变体基因提供了强力支撑。

据了解,《Nature Ecology and Evolution》(自然生态学与进化)是《Nature》子刊,于2016年创刊,主要发表生态学和进化等领域的重大创新性研究成果。