破解家蚕基因组，丝绸之路焕发新光彩
一张小小的芯片，正引发多国角力，波诡云谲。
事实上，关键产业的竞争，在国际大舞台上，总是你方唱罢我登台。一条小小的家蚕，也曾引发一场没有硝烟的“战争”。
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在科研领域中，跨国合作早已成为趋势。尤其是面对重大课题，往往需要汇聚全球领域内的顶尖科学家及资源，筚路蓝缕，以启山林。
回国不久的夏庆友接到了一个让他震惊无比的消息：原本待与日本共同开展的家蚕基因组计划，被日方单方面中止，并且对方在政府的支持下，已单独开展家蚕基因组研究长达3个月。
看似平淡无奇的小家蚕，为什么会让国际合作形如一纸空文？
家蚕基因组研究的国际竞争一度呈白热化状态
回溯发生在2003年的这起家蚕基因争夺战的原因，夏庆友指出，家蚕可视遗传性状丰富，基因组大小合适，对害虫防治等具有重要应用价值，因此一早被确定为鳞翅目昆虫基因组计划代表生物。作为产业和科研重要支撑的生物和基因资源，一直是国际资源争夺的重点。
具体到产业，我国桑蚕业有着悠久的历史。种植桑树可以追溯到7000年前，养蚕则有5000多年的历史。在距今几千年的商代甲骨文中，就有�：筒系募窃�。各个朝代的文献记录更是浩如繁星。“系条采春桑，采叶何纷纷。”“五亩之宅，树之以桑，五十者可以衣帛矣。”最知名的还有李商隐的“春蚕到死丝方�。娉苫依崾几伞！�
可以说，�：筒鲜鞘澜缛嗣穸曰奈拿髯钤绲娜贤�。及至汉代大外交家张骞出使西域，打造了蜚声国际的丝绸之路，开启了华夏文明傲立世界潮头的历史，并演变成为今天“一带一路”的重要文化基因。
桑蚕成为“一带一路”的重要文化基因
改革开放初期，桑蚕及丝绸业更承担了国家出口换汇的重要功能，对经济发展有不可替代的作用。在1984至1994年，丝绸业迎来发展的十年黄金期，一度超越日本重回世界第一。到了21世纪初，我国作为世界蚕丝生产中心，蚕茧和生丝产量约占世界总量的70%，国内生产总值近100亿美元，丝绸工业年产值达700亿元。桑蚕业，成了一端连着国际市�。欢肆畔玷髑樵档闹匾担谖夜奈幕途蒙隙加凶胖匾庖�。
但是，尽管我国丝绸产量大，但整个20世纪，国际桑蚕业的霸主地位几乎都由日本牢牢占据，而世界蚕业主要技术体系也由日本在20世纪中叶创建。2003年，日本更是率先开启了家蚕基因组计划，并计划由此开创“由日本出发的丝绸之路”，将该年度命名为“日本丝绸之路元年”。
蚕桑业本身巨大的经济效益和社会效益，让科研界的竞争更加白热化。
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新旧世纪之交，正是基因组研究的高光时刻。
与曼哈顿原子弹计划、阿波罗计划并称为20世纪三大科学计划的国际人类基因组计划，宣布完成。此后，通过破解基因的奥秘来促进生命科学和产业发展，成为学界的热潮。
面对日本的抢跑，夏庆友及团队面临的选择只有两个：要么眼睁睁看着日本完成家蚕基因组框架图，继续掌控基因知识产权，把握产业的主动权，让“丝绸之路”之名旁落；要么抢在日本前拿出成果！
项目组找到了华大基因，寻求支援。此前，华大基因已经完成人类基因组计划1％测序工作和水稻基因组，具有成熟稳定的基因组测序能力和世界领先的组装拼接技术。尤其是在水稻基因组上，同样面对来自日本科研人员的竞争，华大基因成功地用更短时间完成了框架图，并率先在《Science》封面发表研究成果。
得悉家蚕基因组项目的现状，华大基因义无反顾地加入，与以夏庆友为代表的西南大学（原西南农业大学）科研团队一起，背水一战，让中国重新掌握桑蚕业的话语权。华大基因调动了80%以上的员工，积极参与到项目中，不仅在测序组装、信息分析等方面提供专业支持，还主动承担了项目所需总经费的一半，约3000万巨资。
时不我待，中国家蚕基因组计划即刻启动。
北京华大基因研究中心旧址
2003年，正是非典肆虐、人心惶惶的时候。在距离小汤山医院不到30公里的北京华大基因研究中心，项目组400多名工作人员众志成城，超常规付出，抢时间，赶进度，每天从早上9点开始，凌晨2点结束。没有节假日，来不及休息，个中辛苦，不言自明。
功夫不负有心人。项目组最终完成了550万的测序反应，每个测序反应所获得的平均测序长度为610碱基，比原计划家蚕基因组测序完成的日子提前了5天，更成功抢在日本之前！不久后，我国正式宣布：在世界上率先绘制完成家蚕基因组框架图。
夏庆友（中）与家蚕项目组部分成员
这是我国科学家继完成人类基因组1％测序工作、水稻基因组框架图和精细图之后，向人类贡献的第三大基因组研究成果，也是建立21世纪丝绸之路的起点和里程碑。
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“科学技术是第一生产力。”30多年过去了，当年邓小平在会见捷克斯洛伐克总统胡萨克时发表的重要论断，仍然振聋发聩，在桑蚕产业上得到了充分论证。
“基因组完成后，整个桑蚕业就是完全不一样的新天地。”回望当年白热化的竞争，夏庆友感慨。框架图之后，他和团队继续完成了家蚕精细图、高精度遗传变异图谱的构建。家蚕成为完成基因组学研究“三部曲”的少数代表物种之一。我国桑蚕研究及产业应用由此跨入全新阶段。
有了框架图和精细图，就相当于有了一张详细的基因位点地图，科研人员只要按图索骥，就可以快速、精准地找出控制某个性状的目标基因，并鉴定、调控它的优异等位变异。夏庆友带领团队与国内多家机构合作，开展了家蚕功能基因组研究，瞄准蚕丝蛋白合成、免疫与疾病抵抗性、变态发育、性别决定等重要生物学和经济学性状，解析机理、寻找靶标、实现调控。十多年来，研究过程波澜壮阔，研究成果蜚声中外。
其中极受关注的是，团队通过基因组编辑，对丝蛋白进行了基因重组，并让蚕宝宝吐出人工合成丝蛋白。这是世界上首次实现人工设计的蛋白纤维在活体生物中合成，有着极其重要的应用价值。通过改良的桑蚕丝，用来制作织物，既能保持桑蚕丝的舒适感，又像棉衣一样好打理；用来制作面膜，吸水性更强，更有利于皮肤吸收营养；更为重要的是，人工合成的丝蛋白，未来可能广泛应用于生物工程中。
而在距离西南大学50多公里的大庙镇三品村，密布的桑林园，也在夏庆友和团队的努力下，焕发了不一样的生机。从2010年开始，团队就在这里进行了一系列新的尝试，向产业链的上游探索。
团队在2013年完成了桑树基因组的测序，并在此基础上，将桑叶、桑树枝研发成蚕饲料，调配出不同口味的配方，满足不同品种和发育阶段的蚕宝宝。让人惊喜的是，喂食饲料的蚕茧质量优良。科研人员还能通过调整饲料成分，控制蚕茧品质，进而提高丝绸产品质量。人工饲料的另一个优势是喂养次数少，一个人就能轻松实现传统模式下十个人的工作效率。
目前，我国的桑蚕业产值已近4000亿，较基因组计划完成前增长了近6倍。随着更多新技术的研发及应用，未来桑蚕业将不再局限于传统丝绸业，而是向美容化妆、生物材料、国防军工、蛋白质生产等领域拓展，推动我国高新技术产业的发展。
“未来，这将是个上万亿的产业市场。”夏庆友笃信。
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自20世纪下半叶超过日本以来，我国一直是世界上最大的蚕茧和生丝生产国和出口国。但随着城镇化的加快，土地成本和人力成本不断上涨，依旧遵循传统方式的桑蚕业，日渐丧失吸引力。“今年我国桑蚕业以10%-20%左右的速度在减少，如果没有新技术、新模式，前景堪忧。”夏庆友称。
遥想当年，日本传统桑蚕业随着城镇化的日渐高潮，走出了一条逐渐向下的曲线，拱手让出“桑蚕大国”的王座，至今产业逐渐式微。前事不忘，后事之师。避免重走日本的老路，只有问道产业升级。
2006年，国家启动了“东桑西移”战略，逐步把蚕茧主产区从东部地区向西部地区转移。得益于科研技术的牵引，我国桑蚕业全球化布局日趋活跃，甚至已逐渐往泰国、缅甸、印度、乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦等国家迁移，成为“一带一路”中率先走出去的先锋产业。
产业迁移带来一系列新的问题：品种和饲养方式是否合适、蚕茧质量如何提升、病害如何防治……这些，都要靠生物学来解决。而基因，是最好的切入点。
夏庆友认为，未来桑蚕业的可持续发展必然走向集约化、机械化和智能化。得益于基因组研究的成果，他和团队专注于家蚕免疫学、变态发育、丝蛋白、饲料化等方面的研究，在十多年的持续创新中，保持了世界一流的科研水平，为产业未来的发展做好了重要的准备。
桑蚕产业升级指日可待
在人工饲料饲养家蚕的基础上，夏庆友和团队开创了多层饲养方式，以便充分利用空间，节约土地资源，为传统养蚕业注入了新活力。今年3月，他们研发出了全自动化养蚕机，实现了养蚕全流程的自动化，同时借助大数据进行智能决策，真正实现高效低成本饲养家蚕。这些成果也得到了包括央视《走近科学》等在内的众多媒体平台的报道，为越来越多人所熟知。
“繁霜尽是心头血，洒向千峰秋叶丹。”一代又一代科研人擎起信仰，永不止息地求索，不仅让21世纪的丝绸之路焕发了新的光彩，更不断推动世界的轴心，向着这个五千年的文明古国转移。
关于家蚕的故事，才刚刚开始。
参考资料：
1. 再造“纤维皇后” 他让这门千年工艺进入寻常百姓家
http://www.xinhuanet.com/politics/2017-12/29/c_1122204140.htm
2. 重组基因人工蚕丝做衣服将更耐穿
http://news.sciencenet.cn/htmlpaper/201411219321280435012.shtm
3. CCTV《走近科学》《破解基因好养蚕》
http://app.cctv.com/special/cbox/detail/index.html?guid=d20728d4291145b49a387afd12225fa4&mid=17zQfuie0816&vsid=C10355&from=singlemessage&isappinstalled=0
