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丝路驼铃再度唱响

来源:《重庆日报》  |   作者:周芹 郑瑶   |  发布日期: 2009-01-07   |  阅读次数:723次

 

2003年,中国科学家绘制了世界第一张家蚕基因组框架图,震惊世界。

2008年,世界第一张家蚕基因组精细图在重庆成功绘制,同时首次绘制出蚕类的基因组变异图谱,再次取得世界领先成果。

5000年文明古国正闪耀着科技之光,一条21世纪新的丝绸之路正在铺就———

 

丝路驼铃再度唱响

 

本报记者 周 芹 郑 瑶

2008年12月18日,当中国迎来改革开放30周年之际,地处重庆的西南大学,再次向世界宣布在生物科学领域的重大成果。

2003年成功绘制世界第一张家蚕基因组框架图后,西南大学科研团队又绘制出世界第一张家蚕基因组精细图,同时绘制了迄今为止最为详尽、最具应用价值的昆虫基因组遗传多态性图谱———蚕类基因组变异图谱,并开发出我国第一个转基因新型有色茧实用蚕品种。

5年前的框架图只是开了个好头。”中国工程院院士、世界著名蚕学家向仲怀肯定地说,精细图、变异图谱、转基因品种,这些重大成果将打通21世纪新的丝绸之路。

从框架图到精细图,5年的攻克标志着中国完美地完成了家蚕基因组计划,家蚕从此有了一张达到世界模式生物通用高标准的基因组图谱

12月19日下午,西南大学科技楼4楼,冬日的暖阳洒进国家农业部蚕学重点开放实验室。

5年时间,中国的家蚕研究又迈了一大步。”提起精细图,71岁高龄、头发花白的向仲怀院士感慨地说。

2003年,当时的西南农业大学家蚕研究团队率先完成世界第一张家蚕基因组框架图,轰动世界,被誉为中国科学家对世界的重大贡献,世界蚕业史上的最重大研究成果。

“框架图的完成奠定了我国在家蚕研究领域的领先地位,掌握了主动权。”向仲怀说,成果出来后,日本专程派专家代表团来重庆寻找合作,并答应了我方提出的所有条件。全世界家蚕研究的目光都聚焦到了中国。

中国科学家底气足了。2003年《SCIENCE》关于家蚕的论文有170余篇,中国科学家的文章不到10%。2008年《SCIENCE》关于家蚕的论文达到了280多篇,中国科学家的文章占到了1/3。

谈到如今的精细图,向仲怀形象地比喻为“搭起了阶梯”。从框架图到精细图,是所有重要生物物种基因组计划必须走的历程。与框架图相比,精细图的序列覆盖度更高,由6倍覆盖提高到了8.48倍,基因鉴定更加准确,目前已精确鉴定了14623个基因。最重要的是,它完成了对家蚕基因染色体定位。

精细图谱是一张最高分辨率的图谱,它的绘制完成标志着我国完美地完成了家蚕基因组计划,利用这张高分辨率图,可以更快捷和准确地发现和鉴定基因。而家蚕也从此有了一张达到世界模式生物通用高标准的基因组图谱,这将极大地推动家蚕向模式生物方向发展。

8年研究,我国第一个转基因品种问世,这不仅是天然彩色丝的突破,对蚕丝业也将产生重大影响

12月18日下午,北碚海宇温泉酒店天洁厅异常热闹,中国蚕桑科研机构和高等院校的头面人物聚在一起,激动地讨论我国家蚕基因研究领域的又一重大成果:首个转基因有色茧实用蚕品种。

会场中央,西南大学研究团队培育成的绿色茧和蚕丝格外引人注目。生丝不仅在自然光线下呈现出美丽的绿色,而且在紫外光下还能发出绚丽的绿色荧光。

这是我国首次获得转基因新型蚕丝,不仅是天然彩色丝的突破,标志着利用转基因技术改造蚕丝结构、克服蚕丝易皱、褪色等先天缺陷的新型素材创新工程进入一个新的阶段,而且还将对蚕丝业产生重大影响,成果一旦推广,将产生巨大的经济效益和社会效益。

苏州大学蚕桑研究所所长沈卫德形容这是“从古到今上千年,中国丝绸业上的革命性改变,对产业的影响不可估量。”

“为了这一天,整个研究团队付出了8年的努力。”西南大学蚕学与系统生物学研究所副所长夏庆友感叹地说。 

吃盒饭、方便面、通宵加班已不值得一提,更考验人的是实验本身的困难。最让他难忘的是“磨针”和“绣花”的故事。

转基因研究,首先需要用一根极细的金属针在米粒大的蚕卵上打一个洞,再用玻璃针把基因注射进去。一般的针硬度不够,粗针头也不够尖,不能担当起重任,研究组只能寻找特殊材料磨针。磨针非常讲究,既要磨成像头发丝那么细,又要很锋利,研究组最终选定了用钨丝做材料,但磨针就费了近3年时间。

针磨好了,需要人来打洞。“这是个非常苦的活路,特别是注射的时机要把握好。”夏庆友说,这项“眼力活”被派给年轻的研究生来做。刚开始,大家不能在规定时间内完成500个蚕卵的注射,“没办法,我只好安排他们去绣花,练手艺和耐心。”

绣花非常有效,半年时间学生在手的稳定性、眼手协调性方面都得到了锻炼,终于能够比较顺利地注射基因了。而马三垠更是成了大家公认的基因注射高手,这个大男生每天可以在显微镜下安安静静坐8小时,在规定时间内注射1000枚蚕卵。

“虽然耗时8年,但我们对其中的核心技术已完全掌握,再做个类似的产品可能只需要2个月。”夏庆友透露,此次培育成的绿色茧明年将申请转基因品种示范,让它走出实验室,放到蚕农中进行试验。

西南大学家蚕研究团队用了2年时间,首次绘制出蚕类的基因组变异图谱。有力的证据表明,家蚕起源于中国野蚕

12月19日上午,走进西南大学国家农业部蚕学重点开放实验室,俨然进入了家蚕的世界,走廊两边的墙上挂满了一块块展板,家蚕的养殖历史、图谱等十分详尽。

种桑养蚕是中国的伟大发明,但近百年来,世界蚕丝业的中心却发生了几次大的转移,先是从中国转移到欧洲,再从欧洲转移到日本。而家蚕在5000年的进化历史中,也形成了中国种、日本种、欧洲种、热带种等多个地理系统,不同的品种能够适应不同的地理和生态环境。那么,各个地理品系之间,到底有什么区别,而家蚕的基因组在这5000年中又发生了什么变化?

西南大学家蚕研究团队用了2年时间,完成了30种蚕类的基因组重测序和单核苷酸多态性鉴定,首次绘制出蚕类的基因组变异图谱。这张蚕类基因组变异图谱是迄今为止最为详尽、最具应用价值的昆虫基因组遗传多态性图谱。

基于重测序数据,第一次在全基因组水平上分析了家蚕的起源进化关系。有力的证据表明,家蚕起源于中国野蚕。

“这在家蚕乃至整个鳞翅目昆虫的研究史上都具有里程碑的意义。”广东省农科院副院长廖森泰说,该图谱的成功绘制可以让人们找到到底是什么基因的变化造成了众多品系的不同、哪些不同的品种能够适应不同的生态条件等问题的答案。尤其重要的是可以开发我们需要的优势基因,选育出常规手段难以获得的家蚕品种,从而为家蚕的分子改良和素材创新打下坚实基础。

一个技术的开发成功带给农民的收益是巨大的,产业的发展远比知识产权重要。“好东西要和别人分享”,正是基于此,中国家蚕热一浪高过一浪

谈到如何看待研究成果时,向仲怀向记者讲起邓拓的“一个鸡蛋的家当”的文章。

古代有一个人,一天捡了个鸡蛋,他幻想可以利用这个来孵鸡,而鸡又再生蛋,蛋再孵鸡,那么岂不是很有钱了。正当他做美梦时,鸡蛋打碎了。

“一个技术的开发成功带给农民的效益是巨大的,产业的发展远比知识产权重要。所以,好东西要和别人分享。”向仲怀坦言,他本人并不看中知识产权的拥有,也不怕把取得的科研成果拿出去,大开放、大合作才能有大发展,“我们不怕抄袭,因为我们有创新的信心。”

正是这种技术的“开放”,在全国掀起了一股家蚕研究热。全国的家蚕研究队伍不断壮大,各省市都在培养专门的家蚕研究队伍。目前我国的蚕桑研究队伍是世界第一,仅核心队伍就有1000人左右。在这当中,还涌现出了一大批诸如夏庆友这样的领军人物。

对于现在取得的成绩,向仲怀并不知足,“往往第一个都不是太好的。”转基因技术是个通道,“高速路修起来了,跑什么车都有可能。”

既然可以利用绿色荧光蛋白基因生产绿色蚕丝,今后就同样可以利用红色、甚至蓝色的蛋白质生产红色、蓝色的蚕丝。既然可以利用有色的蛋白质改变蚕丝的颜色,也可以利用对健康有利的蛋白生产具有保健作用的新型蚕丝。

此外,还可以利用特殊的蛋白质,生产具有特殊性能的蚕丝,再把它做成人造皮肤,做成化妆品,做成韧性极强的高强度特殊用途材料。

“古老的蚕丝产业,会迅速迎来一个崭新的时代。”采访结束时,向仲怀院士送给记者一本刚首发的《丝路》。翻开这本书,他作词的一首歌《丝路驼铃》格外醒目:“……丝路驼铃再度唱响,蚕丝之光弘扬天下。”

——原载《重庆日报》2008.12.21第4版

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