5月6日，西南大學(xué)桑樹(shù)品種改良中心重慶分中心精密儀器分析室，一條條染色體就是在這里用顯微操作儀從細(xì)胞中挑出來(lái)的。

2003年，牽頭繪制世界上張家蠶基因組框架圖；

2008年，成功繪制完成世界上張家蠶基因組精細(xì)圖譜；

2009年，繪制世界張蠶類基因組遺傳變異圖譜；

2013年，完成家蠶病原性微孢子蟲(chóng)的全基因組圖譜；牽頭完成桑樹(shù)全基因組圖譜。

……

這一項(xiàng)項(xiàng)震驚世界的研究成果，都出自家蠶基因組生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

在西南大學(xué)，有一群由院士領(lǐng)銜的基因“密碼”破譯專家。他們通過(guò)實(shí)施家蠶基因組、桑樹(shù)基因組和家蠶微孢子蟲(chóng)基因組研究計(jì)劃，向世人展示出基因組時(shí)代不一樣的生物世界。5月6日，重慶日?qǐng)?bào)記者走進(jìn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行探訪。

蠶寶寶住“宮殿”，一日三餐專人照顧

這里有世界大的家蠶基因資源庫(kù)

走進(jìn)西南大學(xué)2號(hào)門(mén)，沿大路右拐，一座歐式風(fēng)格的建筑便出現(xiàn)在記者面前，這就是實(shí)驗(yàn)室所在地。

站在大門(mén)口，門(mén)頭上方的“蠶學(xué)宮”楠木牌匾頗顯古韻，而旁邊掛的“家蠶基因組生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”金屬牌匾則充滿現(xiàn)代感。

“走，我們先去看蠶?！睂?shí)驗(yàn)室主任代方銀帶著記者徑直往蠶學(xué)宮對(duì)面的家蠶基因資源庫(kù)走去。

家蠶基因資源庫(kù)所在的建筑被稱作“蠶宮殿”，有3000平方米。負(fù)一樓放置桑葉，其他四層樓基本上都是蠶房。

記者聞著一股桑葉的清香往里走，進(jìn)入一樓的一間蠶房，眼前的一切猶如進(jìn)入神奇的昆蟲(chóng)世界——左右兩側(cè)的鋼架上，綠色的蠶缽從下往上一排排整齊擺放，這就是蠶寶寶的“床”，每張“床”上都有密密麻麻的蠶寶寶。

“不同品種的蠶寶寶可以共處一房，但不可以共用一‘床’。”代方銀說(shuō)，家蠶基因資源庫(kù)始于上世紀(jì)40年代，致力于家蠶遺傳資源收集、創(chuàng)制、保存和整理。在國(guó)際知名蠶桑遺傳育種專家、中國(guó)工程院院士向仲懷的帶領(lǐng)下，實(shí)驗(yàn)室建立了世界大的家蠶基因資源庫(kù)，目前已擁有1000份以上家蠶基因資源，覆蓋家蠶突變型的90%以上。

家蠶基因資源采用活體保存，有效期僅有一年，所以每年春天實(shí)驗(yàn)室都會(huì)大規(guī)模養(yǎng)蠶，安排專人照顧蠶寶寶，每天早上、下午和晚上喂食。

記者發(fā)現(xiàn)，這里的蠶寶寶有的身上布滿黑色條紋，有的則是純白色，有的甚至是透明色。更神奇的是，蠶寶寶的血液竟有不同的顏色。保種研究人員胡海說(shuō)，這影響它們結(jié)出來(lái)的繭不都是常見(jiàn)的白色，而是五顏六色。

“蠶繭的顏色跟血液的顏色性狀具有必然聯(lián)系?！焙Ｅe例說(shuō)，如果蠶寶寶的血液是黃色，就會(huì)結(jié)黃色、稻草色或粉紅色的繭；如果是無(wú)色，則會(huì)結(jié)綠色或白色的繭。這些色素物質(zhì)都來(lái)自桑葉。

在“蠶宮殿”二樓的一個(gè)房間里，還有一個(gè)年代久遠(yuǎn)的老書(shū)柜，里面存放的竟然是蠶寶寶的“家譜”。

“家譜”一本本整齊碼放，總共三排，本是從上世紀(jì)40年代開(kāi)始記錄的。翻開(kāi)早已泛黃且有些破損的“家譜”，可以了解到蠶寶寶的每個(gè)世代是怎么來(lái)的，發(fā)生了哪些變化。

“這些資料太珍貴了，凝聚了幾代科研人員的心血，所記錄的蠶寶寶是蠶業(yè)科學(xué)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展雄厚的生物資源基礎(chǔ)?！贝姐y表示。

用玻璃針挑染色體，比“繡花功”更精細(xì)

破譯3萬(wàn)多個(gè)基因“密碼”讓桑樹(shù)有了多用途

長(zhǎng)久以來(lái)，人們只知道種桑養(yǎng)蠶、繅絲織綢，一切圍著蠶絲轉(zhuǎn)，桑樹(shù)很多的潛在價(jià)值沒(méi)有被挖掘出來(lái)，沒(méi)有形成獨(dú)立的學(xué)科，更像是蠶學(xué)的“附屬品”。

十多年前，向仲懷院士提出桑樹(shù)基因組計(jì)劃。隨后，實(shí)驗(yàn)室副主任何寧佳作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)始探索桑樹(shù)基因組的奧秘。

各種野生桑樹(shù)資源有多少條染色體？每條染色體承載了哪些遺傳“密碼”？……要解答這些問(wèn)題，就要先獲取染色體。在桑樹(shù)品種改良中心重慶分中心的精密儀器分析室，何寧佳向記者展示了他們是如何獲取染色體的。

走進(jìn)分析室，一名科研人員正在用顯微操作儀挑染色體，把一條條染色體從細(xì)胞中挑出來(lái)，實(shí)現(xiàn)染色體微分離。而執(zhí)行這項(xiàng)重要任務(wù)的，就是顯微操作儀上的玻璃針。

“玻璃針的針頭很細(xì)，能達(dá)到微米級(jí)。”何寧佳告訴記者，當(dāng)玻璃針進(jìn)入桑樹(shù)的細(xì)胞核后，染色體可以掛在針尖上，然后被挑出來(lái)。

然而，這可是比“繡花功”更精細(xì)的活兒，就算是熟練工也要3分鐘才挑得出一條染色體。做實(shí)驗(yàn)所需的染色體動(dòng)輒幾十上百條，光是挑染色體就要七八個(gè)小時(shí)。

不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康男枰煌娜旧w，如何準(zhǔn)確找到所需？“染色體自身并不發(fā)熒光，我們利用熒光探針進(jìn)行標(biāo)記，讓要研究的染色體顯示出顏色，便于追蹤?！焙螌幖呀榻B。

在顯微操作儀旁邊的顯示屏上，可以清楚地觀察到被標(biāo)記成不同顏色的染色體，很容易把它們進(jìn)行區(qū)分，個(gè)個(gè)都無(wú)處藏身。

“桑樹(shù)有3萬(wàn)多個(gè)基因，分布在各條染色體上。但它們究竟是怎么分布的，哪些地方是富集區(qū)域，哪些基因控制果實(shí)長(zhǎng)短、果色、酸甜度等，都可以從細(xì)胞學(xué)上進(jìn)行評(píng)判?！焙螌幖驯硎?，目前，他們已建立了完善的桑樹(shù)基因組數(shù)據(jù)庫(kù)，并構(gòu)建了桑樹(shù)功能基因組研究平臺(tái)。

桑樹(shù)基因組的解析帶動(dòng)了傳統(tǒng)桑樹(shù)學(xué)科的重建和產(chǎn)業(yè)重構(gòu)，為桑樹(shù)多用途綜合利用與開(kāi)發(fā)、蠶桑產(chǎn)業(yè)鏈的延伸提供了數(shù)據(jù)支撐。在此基礎(chǔ)上，創(chuàng)造新的桑樹(shù)種質(zhì)資源，選育出果桑、飼料桑、藥用桑等優(yōu)良品種，這就是研究成果的應(yīng)用之一。

在西南大學(xué)校園內(nèi)地勢(shì)高處，有實(shí)驗(yàn)室建的150畝桑樹(shù)育種中心，加上校外還有50多畝，總共200多畝。桑園內(nèi)有1000多種桑樹(shù)，來(lái)自天南海北。

走進(jìn)桑樹(shù)育種中心，記者發(fā)現(xiàn)很多特別的桑樹(shù)，其中一種桑樹(shù)上掛滿了果實(shí)，但果實(shí)是長(zhǎng)條形，長(zhǎng)有20多厘米，顏色呈黃綠色而非常見(jiàn)的紫色，吃起來(lái)甜度高，口感好。

“這種長(zhǎng)穗桑就是品種選育的成果，通過(guò)改變桑樹(shù)的性狀，就可以產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值?！焙螌幖颜f(shuō)。

僅有幾微米長(zhǎng)的孢子會(huì)上演“變形記”

實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出試紙條可用于檢測(cè)多種疾病

蠶寶寶會(huì)生病，家蠶微孢子蟲(chóng)病就是嚴(yán)重的災(zāi)害性蠶病。

微孢子蟲(chóng)是一種單細(xì)胞真核生物，體積極小，昆蟲(chóng)、牲畜和魚(yú)類等感染后會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失。它甚至能感染人類，引起腸炎、呼吸道感染、腦炎等，對(duì)艾滋病患者、器官移植者等免疫系統(tǒng)有缺陷的人群，更是有致命性危害。

在該實(shí)驗(yàn)室，就有一支研究團(tuán)隊(duì)專門(mén)對(duì)付這個(gè)肉眼看不見(jiàn)、但殺傷力巨大的“敵人”。

在蠶桑微生物顯微鏡室，有一臺(tái)激光掃描共聚焦顯微鏡，它可以幫助科研人員了解“敵人”。

記者看到，在激光掃描共聚焦顯微鏡下，微孢子蟲(chóng)的孢子就會(huì)現(xiàn)形。

正在做實(shí)驗(yàn)的博士呂青告訴記者，微孢子蟲(chóng)侵染宿主細(xì)胞的機(jī)制在自然界中十分獨(dú)特。圓圓的孢子，直徑僅幾微米，其內(nèi)部有一根長(zhǎng)長(zhǎng)的極管，像彈簧一樣盤(pán)繞著。如果受到刺激，極管就會(huì)在極短的時(shí)間彈出，并將孢子內(nèi)的細(xì)胞核向外運(yùn)送，進(jìn)入宿主細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育，并反復(fù)分裂增殖。

可是，由各種蛋白構(gòu)成的極管直徑只有100納米，細(xì)胞核的直徑卻有700納米，是極管的7倍，極管究竟是如何把細(xì)胞核運(yùn)送出去的？

神奇之處就在于，細(xì)胞核可以上演一出“變形記”，把圓圓的身材“變”成瘦長(zhǎng)的身材，在通過(guò)極管末端之后，再立馬恢復(fù)原形。這一套高難度的動(dòng)作，細(xì)胞核完成起來(lái)游刃有余。

“微孢子蟲(chóng)真是非常神奇，當(dāng)年我次看到微孢子蟲(chóng)切片時(shí)，就決定要用一生去研究它！”實(shí)驗(yàn)室副主任潘國(guó)慶說(shuō)。

2017年，實(shí)驗(yàn)室通過(guò)與美國(guó)阿爾伯特·愛(ài)因斯坦醫(yī)學(xué)院合作，在全球發(fā)現(xiàn)了微孢子蟲(chóng)侵染過(guò)程中的相關(guān)蛋白，這一發(fā)現(xiàn)為防治相關(guān)病害提供了依據(jù)和方法。

“我們研發(fā)出一種單克隆抗體，在此基礎(chǔ)上做出來(lái)一種試紙條。目前，通過(guò)添加有關(guān)微孢子蟲(chóng)的擴(kuò)增引物，已經(jīng)可以對(duì)家蠶、對(duì)蝦微孢子蟲(chóng)病進(jìn)行檢測(cè)?！迸藝?guó)慶表示，之所以稱作試紙條，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)更換不同的擴(kuò)增引物，它還可以檢測(cè)其他疾病，擁有廣闊的應(yīng)用前景。