家蚕基因组计划探索有了新进展!
近日，小新打探到，西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室徐汉福教授课题组在国际知名期刊NatureCommunications《自然通讯》上发表了题为“家蚕产丝器官的单细胞转录组图谱”的研究论文，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，说明家蚕丝腺(吐丝器官)研究实现了从组织水平到单细胞水平的跨越。
据了解，家蚕基因组生物学国家重点实验室（西南大学）为论文第一署名单位，博士研究生马艳、曾文慧和欧易生物巴永兵博士为论文共同第一作者。该研究得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金、重庆市在渝院士牵头科技创新引导专项和重庆市英才计划等项目的支持。
▲家蚕丝腺的主要细胞类型及其时空分布
丝蛋白是大自然赋予人类的一种天然可再生蛋白资源。“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，百余年来，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。
令课题组感到高兴的是，这是实验室团队继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的超高分辨率解析，实现了家蚕丝腺研究从组织水平到单细胞水平的跨越。
徐汉福称，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。
▲家蚕丝蛋白基因在各细胞类型中的时空分布与表达
“以前研究家蚕丝腺都是在器官水平，按前、中、后部划分功能区域去研究。这是首次把研究的分辨率提高到了单细胞的水平，把每个细胞的基因表达动态变化都探究清楚，也充分揭示了家蚕丝腺细胞的异质性。”徐汉福透露，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。“有趣的是，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。”徐汉福说。研究人员还深入分析了各细胞类型随时间发育的拟时序变化，通过RNA速率分析探究了在丝腺发育过程中不同细胞类型间的相互转换关系等。
“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，还比如手术骨钉、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，对于蚕丝性能改造、分子育种以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。
来源：科技日报重庆日报
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