蠶?？蒲胸髂洗髮W(xué)前沿交叉學(xué)科研究院生物學(xué)研究中心研發(fā)養(yǎng)蠶“黑科技”
來(lái)源：華龍網(wǎng)
時(shí)間：2024-04-24 11:07:07
近日，西南大學(xué)前沿交叉學(xué)科研究院生物學(xué)研究中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中心）趙萍教授課題組在我國(guó)頂級(jí)昆蟲(chóng)學(xué)學(xué)術(shù)期刊《昆蟲(chóng)科學(xué)》上發(fā)表論文，解析了氨基酸信號(hào)在蛋白翻譯水平調(diào)控絲蛋白合成的分子機(jī)制，為創(chuàng)制高絲量種質(zhì)資源提供了新策略。
除發(fā)表論文外，中心的“寶貝”還不少。自2018年成立以來(lái)，中心現(xiàn)擁有重慶市蠶絲纖維新材料工程技術(shù)研究中心、蠶桑功能基因組與生物技術(shù)重慶市工程實(shí)驗(yàn)室等研究平臺(tái)。4月16日，記者走進(jìn)中心一探究竟。
研發(fā)桑葉飼料化、全自動(dòng)化養(yǎng)蠶機(jī)
現(xiàn)代養(yǎng)蠶有了“黑科技”
“你小時(shí)候肯定也養(yǎng)過(guò)蠶吧？是不是常常因?yàn)檎坏叫迈r桑葉來(lái)喂蠶感到煩惱？”走進(jìn)中心實(shí)驗(yàn)室，家蠶團(tuán)隊(duì)副教授沈關(guān)望拿出一個(gè)白色的盒子向記者展示。只見(jiàn)盒子里整齊地碼著黑色片狀物，每一片上面都趴著五六條細(xì)小的蠶。
“這些黑色片狀物是我們自主研發(fā)的人工養(yǎng)蠶飼料，可以代替桑葉?！鄙蜿P(guān)望說(shuō)，傳統(tǒng)養(yǎng)蠶存在季節(jié)性，一般是5月至10月才有新鮮桑葉，因此，傳統(tǒng)的家蠶養(yǎng)殖也就僅限于這半年時(shí)間，加上采桑需要大量勞動(dòng)力，極大限制了蠶絲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其次，由于桑葉無(wú)法全部消毒，導(dǎo)致家蠶在養(yǎng)殖過(guò)程中極易生病。此外，家蠶吐絲結(jié)繭過(guò)程中，會(huì)積累和滋生大量微生物，即使后期通過(guò)高溫消毒滅殺，也無(wú)法消除其中含有的致敏物質(zhì)。
那能否研發(fā)人工飼料喂養(yǎng)家蠶？從2008年起，團(tuán)隊(duì)開(kāi)始進(jìn)行桑葉飼料化研究。通過(guò)不斷試驗(yàn)，2018年，團(tuán)隊(duì)為蠶寶寶研制出了包含桑葉粉、豆粕粉、玉米粉以及30多種特殊成分的專(zhuān)用飼料，不僅大大降低了桑葉用量、省去了采摘桑葉的體力勞動(dòng)，而且配方均衡，可以滿足不同品種、不同年齡段蠶寶寶的營(yíng)養(yǎng)需求。
“用人工飼料喂養(yǎng)蠶寶寶，還可大幅度減少喂養(yǎng)次數(shù)，原來(lái)10個(gè)人的工作量，現(xiàn)在一個(gè)人就能完成。”沈關(guān)望說(shuō)。
在此基礎(chǔ)上，2019年3月，團(tuán)隊(duì)又研發(fā)了全自動(dòng)化養(yǎng)蠶機(jī)，從飼料加工、養(yǎng)蠶添食，到除沙、上簇收繭，全部流程都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、機(jī)械化，同時(shí)利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行智能決策，真正實(shí)現(xiàn)高效、低成本養(yǎng)蠶。
如今，這些養(yǎng)蠶“黑科技”已在位于永川區(qū)的“現(xiàn)代蠶桑產(chǎn)業(yè)仙龍基地”應(yīng)用。在這里，蠶房被打造成10萬(wàn)級(jí)無(wú)菌恒溫恒壓控濕空間，通過(guò)自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸小車(chē)，一摞摞放置蠶寶寶的飼養(yǎng)盤(pán)被運(yùn)送到自動(dòng)投喂系統(tǒng)，由桑葉粉、玉米粉、豆粕粉等原料合成的人工飼料通過(guò)無(wú)人設(shè)備投喂給蠶寶寶，每臺(tái)無(wú)人投喂機(jī)可同時(shí)投喂2萬(wàn)只蠶。
在這個(gè)4000平方米的養(yǎng)蠶基地，可以實(shí)現(xiàn)全年無(wú)間斷養(yǎng)蠶，年養(yǎng)蠶最高可達(dá)1000盒，產(chǎn)繭40噸。目前，該基地主要生產(chǎn)的藥用僵蠶是100多種藥物的原材料，年產(chǎn)量達(dá)100噸，產(chǎn)值近2000萬(wàn)元。
自主研發(fā)家蠶胚胎自動(dòng)注射儀和熒光自動(dòng)篩選儀
種質(zhì)創(chuàng)制有了共性技術(shù)儀器
很多人都見(jiàn)過(guò)白色的蠶繭，在中心實(shí)驗(yàn)室，家蠶創(chuàng)制團(tuán)隊(duì)研究人員王峰博士卻搬出了金黃色、肉色、粉紅色、銹色、綠色的蠶繭。
“蠶寶寶織繭時(shí)吐出的這些天然彩色繭絲，不僅因色彩斑斕更受青睞，還具有更強(qiáng)的抗菌、抗氧化、防紫外線等優(yōu)越性能，具有重要的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值?！蓖醴逭f(shuō)，家蠶研究走到今天，已經(jīng)能通過(guò)基因新技術(shù)，培育出抗病強(qiáng)、產(chǎn)量高、吐絲多的新蠶品種。
他舉例說(shuō)，比如定點(diǎn)刪除絲腺中與離子運(yùn)輸相關(guān)的基因，可增強(qiáng)家蠶絲腺里的離子濃度，讓蠶絲在繅絲過(guò)程中不容易斷；把水母身上發(fā)紅色熒光蛋白的基因，整合到蠶寶寶的身體里，可以使它吐出粉紅色的絲，結(jié)出粉色蠶繭。
蠶繭和蠶絲能有這些突破，和先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備分不開(kāi)。2022年4月，經(jīng)過(guò)多年的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和技術(shù)攻關(guān)，中心自主研發(fā)的首臺(tái)家蠶胚胎自動(dòng)注射儀和熒光自動(dòng)篩選儀投入使用，打破了過(guò)去這兩種設(shè)備長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷的局面。
“過(guò)去，這兩項(xiàng)工作都需要大量的人工，效率也不高?！敝行母敝魅魏钣陆榻B，通過(guò)家蠶胚胎自動(dòng)注射儀，可以把復(fù)雜的人工注射變成機(jī)械化操作，既不再依賴固定的人力，也大大提高了工作效率。同樣，以前專(zhuān)業(yè)人員在往家蠶胚胎注射完DNA后，還需要在顯微鏡下一個(gè)個(gè)檢查是否注射成功。如今，有了熒光自動(dòng)篩選儀器，機(jī)器會(huì)自動(dòng)識(shí)別胚胎里發(fā)出的熒光，來(lái)辨別是否注射成功。
更難得的是，這兩臺(tái)機(jī)器因?yàn)橛泄残约夹g(shù)，不僅僅適用于家蠶，今后，如魚(yú)和蜜蜂等小型動(dòng)物類(lèi)的種質(zhì)創(chuàng)制也可以使用。
瞄準(zhǔn)長(zhǎng)江上游種質(zhì)創(chuàng)制
摸清“家底”加強(qiáng)保護(hù)
“以新質(zhì)生產(chǎn)力引領(lǐng)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)建設(shè)，必須提升前沿農(nóng)業(yè)科技水平?！痹谥行闹魅蜗膽c友教授看來(lái)，前沿農(nóng)業(yè)科技是以現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)、工程技術(shù)、人文社會(huì)科學(xué)技術(shù)交叉融合為特征的“大農(nóng)科”，以跨領(lǐng)域、高技術(shù)融合為特征，正如家蠶研究一樣，涉及到信息工程、基因編輯、合成生物學(xué)等顛覆性技術(shù)。為此，從2020年起，中心也將目光瞄準(zhǔn)長(zhǎng)江上游種質(zhì)創(chuàng)制。
什么是種質(zhì)創(chuàng)制？“簡(jiǎn)單地講，就是利用基因編輯等先進(jìn)技術(shù)，在短時(shí)間內(nèi)大規(guī)模創(chuàng)制生物新型素材，并進(jìn)行規(guī)?；Y選與鑒定，培育革命性新品種，支撐產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。”夏慶友解釋說(shuō)，種質(zhì)創(chuàng)制是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的“芯片”，是確保中國(guó)人把飯碗端在自己手里的核心關(guān)鍵。
夏慶友介紹，長(zhǎng)江上游（西部地區(qū)）分布有非常豐富的動(dòng)植物資源，中國(guó)大約70%的物種來(lái)源于長(zhǎng)江上游，其中包含不少珍稀、瀕危物種，比如崖柏、油桐等，只在長(zhǎng)江上游一帶存在。因此，摸清長(zhǎng)江上游的種質(zhì)資源“家底”，并對(duì)其加強(qiáng)保護(hù)，是非常必要的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。
在搜集保存這些物種的基礎(chǔ)上，中心和西部（重慶）科學(xué)城種質(zhì)創(chuàng)制大科學(xué)中心科研團(tuán)隊(duì)將進(jìn)行品種、種質(zhì)資源的創(chuàng)新工作。
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