来自学习院大学、岩手大学、国立基础生物学研究所和国立遗传学研究所的研究小组以迄今为止最高的准确度成功确定了作为鳞翅目昆虫模式生物的蚕和蚕的雌性基因组序列。
在鳞翅目昆虫中,雄性有两条Z染色体,雌性有一条Z染色体和一条W染色体。雌性性别决定基因Fem于2年从家蚕W染色体中分离出来,但其他基因是否存在以及它们的序列和结构尚未阐明。家蚕W染色体之所以笼罩在神秘之中,是因为它的大部分预计会被重复序列占据,导致测序困难。
这次,我们利用最新的长读长测序技术,对家蚕和家蚕的雌性基因组进行了测序,家蚕也属于家蚕家族。此前,人们认为组装(使用计算机恢复基因组序列)是不可能的,但利用高精度测序技术,我们成功地将两条W染色体序列组装成一条。
正如之前预测的那样,家蚕W染色体近90%被重复序列占据,其中LTR型反转录转座子(基因组中的一种可移动元件)占很大比例。还发现日本无花果的W染色体上有很高比例的LTR型反转录转座子,尽管没有蚕那么极端。
有趣的是,研究人员发现,两个物种的W染色体表达的基因与位于Z染色体上的基因具有同源性,这表明W染色体曾经是从Z染色体上无定形完成的。
Fem 还被发现仅存在于家蚕及其近亲(如 Quilli)中,而不存在于榕树属的 W 染色体上。此外,通过比较蚕和无花果的W染色体序列发现,Fem极有可能是多个转座子融合而偶然产生的。
既然家蚕W染色体的序列已被阐明,利用基因敲入等技术进行雌性特异性基因组编辑将成为可能。不同家蚕谱系W染色体序列的解码和比较分析的进展有望阐明家蚕家族性染色体的进化。