【編者按】暑假是科研工作攻堅(jiān)克難、實(shí)現(xiàn)躍升的黃金時(shí)期，學(xué)校各研究團(tuán)隊(duì)正搶抓時(shí)間機(jī)遇，聚焦科技前沿，鉚足干勁潛心研究，力求取得更多創(chuàng)新突破，奮力跑出科研攻關(guān)暑期“加速度”，為學(xué)校高質(zhì)量發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力。學(xué)校推出“暑期科研‘加速度’”系列報(bào)道，將實(shí)時(shí)呈現(xiàn)學(xué)校師生暑期聚力科技創(chuàng)新、推進(jìn)科研攀登躍升的昂揚(yáng)風(fēng)貌和豐碩成果，彰顯學(xué)校持續(xù)深化有組織科研，以科技創(chuàng)新支撐高質(zhì)量發(fā)展的新姿態(tài)、新進(jìn)展、新成效。敬請(qǐng)關(guān)注！
日前，西南大學(xué)童曉玲教授課題組在中科院1區(qū)TOP期刊《害蟲(chóng)管理科學(xué)》雜志（Pest Management Science）上發(fā)表了題為《家蠶的雙性基因Doublesex：CRISPR介導(dǎo)的外顯子跳躍實(shí)現(xiàn)雌性向雄性的性逆轉(zhuǎn)》（Doublesex gene in Bombyx mori: CRISPR-mediated female-to-male sex reversal through exon skipping）的研究論文。該研究首次通過(guò)基因編輯技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了家蠶從雌性向雄性的性別逆轉(zhuǎn)，這一突破不僅打破了昆蟲(chóng)性別由染色體決定的固有模式，更為經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)育種及害蟲(chóng)生物防治開(kāi)辟了新的技術(shù)路徑。
家蠶作為重要的經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)和新興模式生物，其雄蠶因抗逆性強(qiáng)、產(chǎn)絲質(zhì)量高、料絲轉(zhuǎn)化率高而更受蠶絲產(chǎn)業(yè)青睞，因此，培育全雄蠶品種成為蠶業(yè)發(fā)展的重要期盼。以往研究對(duì)家蠶性別決定相關(guān)基因進(jìn)行了探索，但都未能實(shí)現(xiàn)家蠶的完全性別逆轉(zhuǎn)。
Bmdsx是控制家蠶“性別開(kāi)關(guān)”的關(guān)鍵基因，該基因在雌蠶和雄蠶體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生不同“版本”的剪接變體，雌蠶會(huì)不折不扣使用Bmdsx上的E3和E4外顯子發(fā)育為雌性特征；雄蠶則會(huì)跳過(guò)E3和E4發(fā)育為雄性特征。
研究團(tuán)隊(duì)聚焦控制Bmdsx，巧妙地使用了CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，精準(zhǔn)靶向Bmdsx基因的雌性特異性外顯子剪接位點(diǎn)（E3的5’端與E4的3’端），通過(guò)誘導(dǎo)單堿基突變（G→A）破壞剪接供體/受體位點(diǎn)，強(qiáng)制雌性個(gè)體跳過(guò)E3和E4外顯子，使雌蠶執(zhí)行了雄性的發(fā)育指令。
經(jīng)過(guò)基因編輯的雌性家蠶（性染色體為ZW型）在成蟲(chóng)階段發(fā)生了驚人轉(zhuǎn)變：原本7節(jié)的腹部變成了雄性特有的8節(jié)，并生長(zhǎng)出雄蠶生殖器官，體內(nèi)還發(fā)育出完整的精囊、輸精管等。這一成果標(biāo)志著家蠶性別控制技術(shù)取得了重大突破。
研究還發(fā)現(xiàn)，多種害蟲(chóng)（例如蚊子、棉鈴蟲(chóng)和褐飛虱等）的“性別開(kāi)關(guān)”基因都有類(lèi)似拼接規(guī)則。
該研究首次實(shí)現(xiàn)了家蠶的性別逆轉(zhuǎn)，為家蠶性別決定機(jī)制的研究提供了新的視角，也為昆蟲(chóng)性別控制技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了新方向。在蠶業(yè)生產(chǎn)上，有望通過(guò)這一技術(shù)培育出更高產(chǎn)量和品質(zhì)的品種，推動(dòng)絲綢產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在害蟲(chóng)防治領(lǐng)域，研究成果也為開(kāi)發(fā)新型害蟲(chóng)控制策略提供了理論基礎(chǔ)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供有力保障。
該研究由資源昆蟲(chóng)高效養(yǎng)殖與利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部蠶桑生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)完成，博士研究生袁亞杰為論文第一作者，童曉玲教授為最后通訊作者。該項(xiàng)研究由國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家項(xiàng)目、重慶市自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體項(xiàng)目以及中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目提供資助。
論文鏈接：https://scijournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ps.8947
