【帆叶网探索分享关于基因组,草地贪夜蛾相关的知识】

草地贪夜蛾属于鳞翅目、夜蛾科、灰翅夜蛾属，原发于美洲的热带和亚热带地区，是联合国粮农组织全球预警的跨国界迁飞性重大害虫。2019年1月草地贪夜蛾入侵我国云南后，以迅猛之势不断扩散至其他二十多个省份，严重威胁到我国当前的农业及粮食生产安全。草地贪夜蛾由于其食性广泛，繁殖能力和迁飞能力极强，并且具有高度的抗药性，导致虫害防控尤其艰难，因此，为了制定更高效有力的防治策略，采取基因组学等前沿研究技术研究该物种的遗传信息具有重大意义。

5月2日，Molecular Ecology Resources 期刊在线发表了由中国科学家合作完成的染色体水平草地贪夜蛾基因组研究成果。该研究主要由浙江大学、宜春学院、浙江省农业科学院和安诺基因联合完成。宜春学院的肖花美博士以及浙江大学的李飞教授、安诺优达的刘涛博士为该文章共同通讯作者，安诺基因组大项目团队杨伟飞等人参与完成。该成果揭示了草地贪夜蛾快速扩散成灾的机制，为草地贪夜蛾的防控提供了有力的遗传信息资源。

主要研究结果

1高质量的染色体级别参考基因组组装

本研究利用浙江地区采集的草地贪夜蛾为实验材料，通过安诺基因PacBio三代测序技术及Hi-C染色体挂载技术相结合的策略，组装获得大小为486 Mb的草地贪夜蛾基因组（命名为ZJ-version），其中contigN50 1.13 Mb，scaffold N50 16.3 Mb，BUSCO评估基因集完整性高达93.1%。通过构建Hi-C数据库，借助LACHESIS软件成功地将556条contigs挂载到31条染色体上（图1A），挂载率为97.4%。进一步结合雌、雄虫的二代重测序结果，成功鉴定得到性染色体中的Z染色体，并且获得该物种W染色体中约4.7 Mb的基因序列，这也是夜蛾科中首次被报道的W染色体（图1B）。

图1 草地贪夜蛾的染色体水平基因组组装结果

基因组注释结果表明，组装的草地贪夜蛾基因组中重复序列比例达28%。结合同源预测、从头预测以及转录本数据，最终预测得到22,623个蛋白编码基因，在目前已发表的夜蛾科基因组中数量最多。随后，在该研究中还针对昆虫适应性相关的基因家族进行了注释。2

2基因家族分析

通过238个单拷贝基因集（综合22个昆虫基因组）构建系统发育进化树（图2），经草地贪夜蛾与夜蛾科中其他四种夜蛾类进行基因家族聚类分析，发现草地贪夜蛾基因组中具有数量最多的物种特异性基因以及物种特异性重复基因，其中物种特异性基因有1,646个，494个基因在染色体上发生串联重复，由此证明在草地贪夜蛾基因组中发生了大量的基因家族扩张。其中包括大量与营养代谢以及运输相关的蛋白基因家族扩张现象，这类基因家族的扩张可能会促进草地贪夜蛾对不同植物宿主来源的营养进行吸收以及对植物中异源物质的解毒，因此，研究者推测这也是导致草地贪夜蛾快速扩散成灾的原因。