家蚕作为重要经济昆虫和鳞翅目模式,其基因组研究经历了20余年历程,取得了系列重大进展,依次完成了家蚕基因组框架图(2004)、家蚕基因组序列整合图(2008)、多样本基因组重测序(2009、2018)、染色体级别参考基因组(2019,2020)和家蚕超级泛基因组(2022)。然而,对家蚕性别起决定作用的W染色体,一直未得到完全解析,是家蚕基因组解析最难的"最后一个堡垒"。获得家蚕W染色体的完整序列,有助于深入揭示家蚕性别决定调控机制,在家蚕遗传育种上具有重大意义。例如,"单养雄蚕"是蚕业界的长期愿景,因为家蚕雄性个体具有生命力强、料丝转化率高、蚕丝净度好、生丝品级高等优势,为此蚕遗传育种学家进行了长期持续的探索,但至今"单养雄蚕"仍采取的是"淘汰法",即舍去雌性个体——要么在生长的某个时期选出雄性用于后续生产,要么通过遗传致死手段让雌性在胚胎期死亡。而单养雄蚕的理想目标是实现人为调控下的蚕蛾所产蚕卵全部为雄蚕,要实现这样的愿景,需要深度揭示家蚕的性别调控机制。遗憾的是,对家蚕性别起决定作用的W染色体的序列信息,此前并未被全面掌握,这从根本上影响了对家蚕性别调控机制的研究成效。基于以上背景,本研究通过自主开发的基于染色体熵值的新方法,率先获得了家蚕W染色体的完整基因组序列,并首次在家蚕W上鉴定到76个蛋白编码基因。此外,本研究还揭示了鳞翅目W染色体通过多种机制独立起源的新观点,并创新性的提出了W染色体起源的一种新机制——单个Z染色体转换。研究结果对家蚕基于W染色体的分子育种具有重大价值,并且对性染色体演化机制具有重要理论贡献。该成果2024年6月在Science综合性子刊Science Advances上发表。