
橘小實(shí)蠅(Bactrocera dorsalis)是世界重大入侵害蟲(chóng),可危害250余種果蔬,被列入我國首批重點(diǎn)管理外來(lái)入侵物種名錄。橘小實(shí)蠅宿主廣且定殖傳播力強,與其他實(shí)蠅類(lèi)害蟲(chóng)競爭易成為優(yōu)勢種,一旦傳入非疫區將造成巨大經(jīng)濟損失,嚴重威脅生物安全。目前橘小實(shí)蠅已在全球六大洲至少65個(gè)國家造成危害,而其基因組信息的缺乏使得相關(guān)防控研究難以進(jìn)一步開(kāi)展。
本研究借助三代PacBio和HiC等測序技術(shù),構建了高質(zhì)量染色體水平的橘小實(shí)蠅基因組,最終組裝大小為542.04 Mb,contigN50=1.12Mb。比較基因組研究發(fā)現橘小實(shí)蠅的特有基因家族以及發(fā)生擴張的基因家族,主要富集在與新陳代謝和防御響應相關(guān)的通路中,其中DDE超家族核酸內切酶、熱休克蛋白Hsps、嗅覺(jué)受體ORs等基因家族在橘小實(shí)蠅中發(fā)生顯著(zhù)擴張。
圖1?橘小實(shí)蠅基因組共線(xiàn)性分析圖
作者進(jìn)一步結合不同逆境條件處理下的轉錄組數據,分析推測出橘小實(shí)蠅中熱休克蛋白的相對穩定高表達是其快速適應逆境的內在機制。并發(fā)現在高溫條件下,p38 MAPK通路關(guān)鍵基因表現為應激性高表達,表明p38MAPK信號通路在橘小實(shí)蠅快速適應新環(huán)境的過(guò)程中發(fā)揮重要作用,并且可能是橘小實(shí)蠅在非生物脅迫下維持穩態(tài)機制的核心。
此外,橘小實(shí)蠅基因組中存在大量的基因復制事件,DDEs中約三分之一的基因發(fā)生片段復制(segmental duplication),推測其與橘小實(shí)蠅復合體的形成密切相關(guān)。
本研究構建的高質(zhì)量橘小實(shí)蠅基因組,將有助于進(jìn)一步深入了解其復雜的種群結構,并對于全面了解害蟲(chóng)對逆境的耐受機制,制定創(chuàng )新的害蟲(chóng)防治策略具有重要的科學(xué)意義和理論依據。
圖2?橘小實(shí)蠅p38 MAPK信號通路
圖3?橘小實(shí)蠅熱休克?蛋白基因家族分析
中國檢科院植物檢疫研究所姜帆副研究員為本論文的第一作者,朱水芳研究員為通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、中國檢科院基本科研業(yè)務(wù)費等項目的資助。