這個實驗室展示出不一樣的生物世界

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五月六日，西南大學桑樹育種中心，一名科研人員正在測量長穗桑果實的長度。

本版圖片由記者謝智強攝視覺重慶

5月6日，西南大學蠶桑微生物顯微鏡室，科研人員正在用激光掃描共聚焦顯微鏡研究微孢子蟲。

5月6日，西南大學家蠶基因資源庫，科研人員正在檢查蠶寶寶健康狀況。

5月6日，西南大學桑樹組織培養室，科研人員正在觀察培養基中的桑樹樣本。

5月6日，西南大學國家桑樹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裏用顯微操作儀從細胞中挑出來的。

2003年，牽頭繪制世界上第一張家蠶基因組框架圖；

2008年，成功繪制完成世界上第一張家蠶基因組精細圖譜；

2009年，繪制世界第一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的全基因組圖譜；牽頭完成桑樹全基因組圖譜。

……

這一項項震驚世界的研究成果，都出自家蠶基因組生物學國家重點實驗室。

在西南大學，有一群由院士領銜的基因“密碼”破譯專家。他們通過實施家蠶基因組、桑樹基因組和家蠶微孢子蟲基因組研究計劃，向世人展示出基因組時代不一樣的生物世界。5月6日，重慶日報記者走進這個實驗室進行探訪。

蠶寶寶住“宮殿”，一日三餐專人照顧

這裏有世界最大的家蠶基因資源庫

走進西南大學2號門，沿大路右拐，一座歐式風格的建築便出現在記者面前，這就是實驗室所在地。

站在大門口，門頭上方的“蠶學宮”楠木牌匾頗顯古韻，而旁邊掛的“家蠶基因組生物學國家重點實驗室”金屬牌匾則充滿現代感。

“走，我們先去看蠶。”實驗室主任代方銀帶著記者徑直往蠶學宮對面的家蠶基因資源庫走去。

家蠶基因資源庫所在的建築被稱作“蠶宮殿”，有3000平方米。負一樓放置桑葉，其他四層樓基本上都是蠶房。

記者聞著一股桑葉的清香往裏走，進入一樓的一間蠶房，眼前的一切猶如進入神奇的昆蟲世界——左右兩側的鋼架上，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，家蠶基因資源庫始於上世紀40年代，致力於家蠶遺傳資源收集、創制、保存和整理。在國際知名蠶桑遺傳育種專家、中國工程院院士向仲懷的帶領下，實驗室建立了世界最大的家蠶基因資源庫，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，所以每年春天實驗室都會大規模養蠶，安排專人照顧蠶寶寶，每天早上、下午和晚上喂食。

記者發現，這裏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，這影響它們結出來的繭不都是最常見的白色，而是五顏六色。

“蠶繭的顏色跟血液的顏色性狀具有必然聯系。”胡海舉例說，如果蠶寶寶的血液是黃色，就會結黃色、稻草色或粉紅色的繭；如果是無色，則會結綠色或白色的繭。這些色素物質都來自桑葉。

在“蠶宮殿”二樓的一個房間裏，還有一個年代久遠的老書櫃，裏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，第一本是從上世紀40年代開始記錄的。翻開早已泛黃且有些破損的“家譜”，可以了解到蠶寶寶的每個世代是怎麼來的，發生了哪些變化。

“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科學和產業發展雄厚的生物資源基礎。”代方銀表示。

用玻璃針挑染色體，比“繡花功”更精細

破譯3萬多個基因“密碼”讓桑樹有了多用途

長久以來，人們只知道種桑養蠶、繅絲織綢，一切圍著蠶絲轉，桑樹很多的潛在價值沒有被挖掘出來，沒有形成獨立的學科，更像是蠶學的“附屬品”。

十多年前，向仲懷院士提出桑樹基因組計劃。隨後，實驗室副主任何寧佳作為項目負責人，帶領研究團隊開始探索桑樹基因組的奧秘。

各種野生桑樹資源有多少條染色體？每條染色體承載了哪些遺傳“密碼”？……要解答這些問題，就要先獲取染色體。在國家桑樹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胞中挑出來，實現染色體微分離。而執行這項重要任務的，就是顯微操作儀上的玻璃針。

“玻璃針的針頭很細，能達到微米級。”何寧佳告訴記者，當玻璃針進入桑樹的細胞核後，染色體可以掛在針尖上，然後被挑出來。

然而，這可是比“繡花功”更精細的活兒，就算是熟練工也要3分鐘才挑得出一條染色體。做實驗所需的染色體動輒幾十上百條，光是挑染色體就要七八個小時。

不同的實驗目的需要不同的染色體，如何准確找到所需？“染色體自身並不發熒光，我們利用熒光探針進行標記，讓要研究的染色體顯示出顏色，便於追蹤。”何寧佳介紹。

在顯微操作儀旁邊的顯示屏上，可以清楚地觀察到被標記成不同顏色的染色體，很容易把它們進行區分，個個都無處藏身。

“桑樹有3萬多個基因，分布在各條染色體上。但它們究竟是怎麼分布的，哪些地方是富集區域，哪些基因控制果實長短、果色、酸甜度等，都可以從細胞學上進行評判。”何寧佳表示，目前，他們已建立了完善的桑樹基因組數據庫，並構建了桑樹功能基因組研究平台。

桑樹基因組的解析帶動了傳統桑樹學科的重建和產業重構，為桑樹多用途綜合利用與開發、蠶桑產業鏈的延伸提供了數據支撐。在此基礎上，創造新的桑樹種質資源，選育出果桑、飼料桑、藥用桑等優良品種，這就是研究成果的應用之一。

在西南大學校園內地勢最高處，有實驗室建的150畝桑樹育種中心，加上校外還有50多畝，總共200多畝。桑園內有1000多種桑樹，來自天南海北。

走進桑樹育種中心，記者發現很多特別的桑樹，其中一種桑樹上掛滿了果實，但果實是長條形，最長有20多厘米，顏色呈黃綠色而非常見的紫色，吃起來甜度高，口感好。

“這種長穗桑就是品種選育的成果，通過改變桑樹的性狀，就可以產生更高的經濟價值。”何寧佳說。

僅有幾微米長的孢子會上演“變形記”

實驗室研發出萬能試紙條可用於檢測多種疾病

蠶寶寶會生病，家蠶微孢子蟲病就是最嚴重的災害性蠶病。

微孢子蟲是一種單細胞真核生物，體積極小，昆蟲、牲畜和魚類等感染後會造成重大經濟損失。它甚至能感染人類，引起腸炎、呼吸道感染、腦炎等，對艾滋病患者、器官移植者等免疫系統有缺陷的人群，更是有致命性危害。

在該實驗室，就有一支研究團隊專門對付這個肉眼看不見、但殺傷力巨大的“敵人”。

在蠶桑微生物顯微鏡室，有一台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，微孢子蟲的孢子就會現形。

正在做實驗的博士呂青告訴記者，微孢子蟲侵染宿主細胞的機制在自然界中十分獨特。圓圓的孢子，直徑僅幾微米，其內部有一根長長的極管，像彈簧一樣盤繞著。如果受到刺激，極管就會在極短的時間彈出，並將孢子內的細胞核向外運送，進入宿主細胞生長發育，並反複分裂增殖。

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

神奇之處就在於，細胞核可以上演一出“變形記”，把圓圓的身材“變”成瘦長的身材，在通過極管末端之後，再立馬恢複原形。這一套高難度的動作，細胞核完成起來遊刃有餘。

“微孢子蟲真是非常神奇，當年我第一次看到微孢子蟲切片時，就決定要用一生去研究它！”實驗室副主任潘國慶說。

2017年，實驗室通過與美國阿爾伯特·愛因斯坦醫學院合作，在全球首次發現了微孢子蟲侵染過程中的相關蛋白，這一發現為防治相關病害提供了依據和方法。

“我們研發出一種單克隆抗體，在此基礎上做出來一種萬能試紙條。目前，通過添加有關微孢子蟲的擴增引物，已經可以對家蠶、對蝦微孢子蟲病進行檢測。”潘國慶表示，之所以稱作萬能試紙條，是因為通過更換不同的擴增引物，它還可以檢測其他疾病，擁有廣闊的應用前景。

來源：重慶日報

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