(代方银教授)
“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干。”人们常用此句诗来形容一个人无私奉献的精神。蚕吐丝为人们提供保暖衣物和丝绸制品,而它所需要的仅仅是桑叶而已。中国是世界上养蚕织帛最早的国家,据史学家考证,我国早在六千年前就开始养蚕,曾因丝绸闻名于世,被誉为“丝国”。
西南大学资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室主任代方银教授,作为蚕桑纺织与生物质科学学院院长,也是国家蚕桑产业技术体系首席科学家,一生都在跟蚕打交道,主攻家蚕遗传研究,长期致力家蚕遗传资源保护与创新,取得了一系列国际领先科研成果。主持实施“千蚕基因组”计划,完成1078份蚕种质资源的基因组解析,创建家蚕“数字基因库”。同时,他还领导全国性的蚕桑专家团队,围绕蚕桑全产业链开发和高质量发展开展有组织科研,奋战关键核心技术攻坚,推动成果转化应用,实现了我国现代蚕桑产业的突破之路。
(在江苏太湖雪企业考察科普蚕经营情况)
(家蚕超级泛基因组图谱入选2022年度国内十大科技新闻)
守正创新 从发展家蚕活体基因库到创建数字基因库
1969年,代方银出生于普通农民家庭,田野乡间的生活伴随了他的童年。1993年,他毕业于西南农业大学(2005年与西南师范大学合并为西南大学),师从国际著名蚕遗传育种专家、中国工程院院士向仲怀和鲁成教授,在两位专家的培养下,从事家蚕种质资源保护和研究,从此开启了研究家蚕基因的一生。
当时,除了保存蚕品种,还要收集、鉴定、诱变以及定向改造家蚕,代方银甚至将床搬到蚕房,以便精心照顾各色各样的蚕宝宝,准确调查每个品系的特征特性。在一次媒体采访中,他开玩笑说自己算是“世界头号养蚕高手”。为了丰富完善家蚕基因库,他先后通过物理、化学、生物和遗传操作等手段创建新类型,在国内收集地方家蚕“土种”,向国外引进特色资源,不断扩充库容,开展大量遗传学分析。
当时,世界上最大的家蚕基因库在日本,2000年,代方银作为中日合作项目骨干成员之一前往日本九州大学家蚕基因资源研究中心开展国际合作研究。日本九州大学家蚕基因资源研究中心是业界公认的世界家蚕遗传研究高地,拥有百年盛名,是当时世界家蚕基因资源第一库。他在日本接触了大量家蚕遗传成果,更加了解到世界家蚕基因资源研究的前沿动态。
回国后,代方银更加执着地投入到家蚕基因库完善中,他不仅要做好资源保护,同时抓紧收集、鉴定和引进资源,通过一路追赶,终于实现了库存种质超过日本家蚕基因资源中心,西南大学家蚕基因库成为了世界最大蚕基因库。后来,代方银又不断与时俱进,家蚕基因库占据世界领先地位已达20余年,现拥有各不相同的品系1150余种,是起初的 3 倍多,被誉为“蚕宫殿”,为我国家蚕遗传资源领域奠定了雄厚基础。
此后,代方银长期深耕家蚕遗传研究,发现新突变型40多种,为同期国内外最多;解析30多种性状的基因,创建新型“广食性”和“不破茧”等一批突破性育种材料,在适应工厂化养蚕、节本生产方面具有重大价值。
进入新世纪以来,家蚕育种进入瓶颈期,现代分子育种成为新的出路,即在基因层面对家蚕进行改造,但前提需要摸清影响家蚕性状的基因状况。对此,代方银基于对家蚕遗传学和遗传资源的深厚积淀,于2018年提出了“千蚕基因组计划”,2019年全面启动,最终于2022年顺利完成该计划并发布成果。
历经4年时间攻坚克难,代方银带领团队完成了家蚕大规模种质资源“千蚕基因组”解析,在世界上率先实现家蚕基因库数字化,创建了家蚕“数字基因库”,绘就世界首张家蚕超级泛基因组图谱,也是目前全球动植物中最大样本的长度长泛基因组,解析了重要育种性状的遗传基础,将家蚕种质资源研究推向“分子设计育种”阶段。该成果的完成在国内外引起热烈反响,入选了央视发布的“2022年度国内十大科技新闻”。同时,他主持申报的“国家蚕遗传资源基因库”于2022年底获得批准,成为西南大学蚕桑学科获得的又一个重要国家级平台。这些成果的取得,对今后蚕遗传资源科学保护、精细评价、种质创新与品种选育应用具有重大推动作用。
特别值得一提的是,代方银团队的家蚕超级泛基因组图谱还解决了一个“悬案”。家蚕起源于我国,由古野桑蚕驯化而来,具有5000多年的驯养历史,但其驯化起源地长期以来悬而未定。为此,团队研究比较了千余个蚕的基因组信息,最终论证得出家蚕起源于黄河中下游地区这一结论。这与山西夏县出土的半颗蚕茧、石雕蚕蛹等考古学发现不谋而合,在考古论证的基础上,建立了强有力的生物学证据。
(代方银首席科学家在广西调研指导小蚕人工饲料育)
开启未来 从传统蚕桑产业向现代化“大蚕桑”转型
目前,代方银的科研主要体现在三个方面:家蚕遗传资源保护、评价与利用;家蚕重要性状遗传基础解析与分子改良;现代蚕桑产业高质量发展路径与技术体系。
自从代方银团队完成了“千蚕基因组计划”,可谓真正开启了家蚕分子育种新时代。基于大规模家蚕种质资源基因组数据集,快速找到了控制蚕丝产量、品质、抗病、滞育、生长等重要性状的基因组变异和关键基因,通过研究已经能够将蚕丝产量提高约20%。超级泛基因组为家蚕育种的新跨越带来了希望。而且,他们还在家蚕基因组中发现了与癌症、苯丙酮尿症等严重疾病相关的基因,也找到了调节寿命的新靶标,将为人类寻找对应疾病治疗方案及延寿措施提供重要线索,也为新的治疗药物的研发提供了参考指向。
截至目前,代方银已先后主持国家自然科学基金重点项目、863计划重大项目课题、现代农业产业技术体系岗位科学家项目等20多项,作为主要完成人荣获省部级成果奖5项。曾入选“科学中国人年度人物”,2022年被评为重庆市“最美科技工作者”,2023年被中宣部命名为第八批“全国岗位学雷锋标兵”。
自2008年国家蚕桑产业技术体系成立起,代方银即是体系受聘专家,历任综合试验站站长、岗位科学家、首席科学家,经历了全面的历练。他不仅科研出色,且十分熟悉产业。2021年上任首席科学家以来,他不断调研和探索,在前两任首席科学家向仲怀院士、鲁成教授工作基础上,进一步提出了“大蚕桑”发展构架和目标,被称作“321工程”,即“三全、两番、壹万亿”——全产业链开发、全产物利用、全方面功能挖掘,未来10-15年内在现有产业总值基础上翻两番,实现壹万亿元以上的大产业目标。他在全国蚕业主产区巡回宣讲“大蚕桑”发展思路,这为行业发展注入了强心针。
近年来,我国为发展“大蚕桑”产业奠定了良好科技基础,在“立桑为业、多元发展”战略思路指导下,代方银带领本单位团队以国家重点实验室优化重组为契机,以强化基础前沿和产业链关键技术创新为主线,以“蚕桑+”模式打造交叉创新队伍,原始创新能力显著提升,引领蚕业科技发展正在融入“大科学”,走向多学科交叉创新的发展道路。
代方银表示,随着蚕桑基因组生物学成果朝着应用开发的推进,现代蚕桑不仅在巩固脱贫攻坚成果、乡村振兴、生态建设等方面继续发挥突出作用,并在功能食品、功能饲料、蛋白替代、生物医学、新材料等有关国家战略需要的核心技术领域迸发出新的作用。代方银指出,发展现代蚕桑,必须坚持底线思维、发展思维、路径思维和方案思维。他表示,要坚持推进高水平科技自立自强,不断巩固我国在全世界蚕桑科技领域的创新中心地位,科技赋能、创新利用,做大做强现代蚕桑大有希望,未来必将再度“卓越造福人类”。
“面向未来,立足家蚕研究优势,定位应用基础研究,我们正在加紧推进升级建设。”代方银说,他们将面向乡村振兴、生物经济、生态建设等国家战略需求,将研究领域从家蚕扩展到包括蚕、蜂等优势资源昆虫,建设世界领先的资源昆虫科技创新中心,打造战略科技力量,推动资源昆虫养殖及相关新兴产业快速发展,助力农民增收致富,振兴乡村经济。
养蚕制丝,是中华民族送给这个世界最美的礼物之一,而如今蚕桑产业已经实现新的蜕变,多元发展,多元价值,多功能利用。未来,代方银将继续开拓创新,推进“超级蚕”育种计划,同时发挥首席科学家的组织带动作用,推动“大蚕桑”产业战略落地开花,助推蚕桑产业实现“重回经济发展主赛道”,为我国建设蚕业科技第一强国而努力奋斗。
(在广西环江县调研指导蚕桑产业)
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