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我国家蚕研究取得新进展 家蚕丝腺单细胞转录组图谱绘成

发布时间:2022-06-15 16:05
(记者 钟旖)记者15日从家蚕基因组生物学国家重点实验室(西南大学)获悉,我国家蚕研究又有新进展。探明家蚕高效产丝以及蚕丝性状形成的分子基础,对蚕丝性能改造、分子育种及方兴...

  重庆6月15日电 (记者 钟旖)记者15日从家蚕基因组生物学国家重点实验室(西南大学)获悉,我国家蚕研究又有新进展。该实验室徐汉福教授课题组近日在国际知名期刊Nature Communications《自然通讯》上发表相关主题研究论文,以单细胞分辨率揭示了家蚕丝腺的全细胞异质性及其基因转录图谱。

  这是实验室团队继2003年解码家蚕全基因组DNA遗传密码后,从单细胞维度首次对家蚕产丝器官及其基因表达动态进行超高分辨率解析,实现了家蚕丝腺研究从组织水平到单细胞水平的跨越。

  据介绍,丝蛋白是大自然赋予人类的一种天然可再生蛋白资源,具有优异的力学性能、生物相容性及生物可降解性等特点,开发利用价值巨大。

图为家蚕丝蛋白基因在各细胞类型中的时空分布与表达。 家蚕基因组生物学国家重点实验室供图

  “家蚕的丝蛋白合成能力超强,是迄今唯一被人类完全驯化并形成了重要产业的产丝动物。”徐汉福表示,100多年来,探明家蚕高效产丝以及蚕丝性状形成的分子基础,一直是蚕业科学领域致力突破的关键理论问题。

  该项研究历时两年,课题组先后攻克了家蚕完整丝腺样本的大批量剖取和腺细胞解离等技术难关,累计解剖胚胎、蚁蚕和一龄眠期的家蚕个体近2万头。

  研究发现,家蚕丝腺中有10种主要细胞类群,它们分别执行丝素蛋白合成、丝胶蛋白合成、液态丝纤维化、细胞重建、丝蛋白代谢、几丁质代谢等功能。

  值得关注的是,丝蛋白基因不但在龄期丝腺细胞高表达,在眠期亦有不同程度的表达。眠期丝腺细胞中基因表达非常活跃,一些信号转导通路如蜕皮激素信号等参与其中,发挥着调控丝腺发育和丝蛋白合成的重要作用。

  “我们平常人接触最多的,比如蚕丝被、蚕丝面膜等,都有天然蚕丝蛋白(纤维)的成分。”徐汉福说,天然蚕丝蛋白因其优异的综合性能,近年来在组织工程、生物医药、信息技术、食品等领域的开发应用非常活跃,应用范围已拓展到人们生活的方方面面,如手术骨钉、创伤辅料、载药支架、神经导管、传感器、化妆品、食品保鲜膜等。探明家蚕高效产丝以及蚕丝性状形成的分子基础,对蚕丝性能改造、分子育种及方兴未艾的丝蛋白多元化、高值化开发利用具有重要指导意义。(完)