“蚕姑娘”性染色体基因组密码破解

7月8日，记者从西南大学获悉，该校教授代方银团队首次获得了家蚕W染色体完整基因组序列，并揭示了鳞翅目昆虫W染色体起源与进化新机制。相关研究成果近日发表于期刊《科学进展》。

家蚕性别的决定机制一直受到科学界关注。以家蚕为代表的鳞翅目昆虫性染色体在昆虫界独树一帜。不同于大多数昆虫性染色体组为XX/XY系统，其性染色体以ZZ/ZW系统为主，其中雄性为ZZ，雌性为ZW。1916年，日本学者首次发现家蚕W染色体。然而，该染色体序列一直没有被破译。

“我们这次攻克了家蚕基因组全序列研究的最后堡垒。”代方银介绍，在20余年的家蚕基因组研究中，虽然科学家们完成了种质资源“千蚕基因组计划”，发布了世界首张“家蚕超级泛基因组图谱”，创建了“数字家蚕”基因库，但对家蚕性别起决定性作用的W染色体序列却从未发布。

“不是科学家们‘重男轻女’，而是‘蚕姑娘’的W染色体序列解析太难。”代方银说，本次研究团队获得了高质量的家蚕W染色体序列，并且发现家蚕W染色体包含137个拷贝雌性性别决定因子（Fem），76个蛋白编码基因。这解释了为什么通过基因组敲除Fem无法完全实现雌性向雄性转变，因为基因组操作很难将W染色体上数目众多的Fem拷贝完全敲除。在此之前，还没有任何关于家蚕W染色体蛋白编码基因的报道。

同时，研究揭示了鳞翅目昆虫W染色体形成的新机制——单个Z染色体转换。这一研究结果对家蚕性别调控研究、基于W染色体的遗传改造和分子育种研究意义重大。