编辑推荐：
白芷蚜（Semiaphis heraclei）严重危害药用植物白芷。为探究其奥秘，研究人员对其进行基因组测序分析。成功组装出约 440.3 Mb 的染色体水平基因组，发现其与麦二叉蚜（Diuraphis noxia）亲缘近。该成果为蚜虫进化研究及植物 - 害虫 - 天敌互作机制解析提供重要依据。
在植物保护的微观战场上，蚜虫作为农作物的劲敌，长期以来困扰着科研人员和农民。白芷蚜（
Semiaphis heraclei）便是其中一员，它主要寄生在白芷（
Cnidium monnieri ）等植物上，严重影响这些植物的生长发育。白芷不仅是重要的药用植物，还在生态系统中扮演着为天敌昆虫提供食物和栖息地的关键角色，对于维持生态平衡和农业可持续发展意义重大。然而，在过往的研究中，白芷蚜的相关基因组信息一直处于空白状态，这就如同在黑暗中摸索，极大地限制了人们对其生物学特性、进化历程以及与其他生物相互作用机制的深入了解。因此，解析白芷蚜的基因组，成为了植物保护领域亟待攻克的难题。
为了填补这一知识空白，山东农业科学院植物保护研究所的研究人员勇挑重担，开展了一项具有开创性的研究。他们致力于构建白芷蚜染色体水平的高质量基因组，期望通过这一研究，揭示白芷蚜的遗传密码，为后续研究奠定坚实基础。
经过不懈努力，研究人员取得了一系列令人瞩目的成果。他们成功组装出了白芷蚜染色体水平的基因组，其大小约为 440.3 Mb，contig N50 达到 81.7 Mb，并且将 94.24% 的组装序列成功锚定到四条假染色体上。通过 BUSCO 评估，该基因组的完整性得分高达 95.4% 。此外，研究人员还发现白芷蚜基因组中重复元件占比 32.02% ，并预测出 13,983 个蛋白质编码基因。系统发育分析表明，白芷蚜与麦二叉蚜（Diuraphis noxia）亲缘关系密切。这些研究成果发表在《Scientific Data》上，为蚜虫进化研究提供了宝贵的基因组资源，也为深入解析植物、植食性昆虫和天敌之间的三营养级互作机制开辟了新道路。
在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们通过精心挑选单只雌性蚜虫并连续传代 15 次，获得了纯孤雌生殖的白芷蚜群体作为样本。接着，采用 PacBio 长读长测序技术（获取约 28.11 Gb HiFi reads）、Illumina 测序技术（用于辅助蛋白质编码基因预测）以及 Hi-C 脚手架技术（将 contigs 组装成染色体）。最后，结合从头预测、同源性比对和 RNA-seq 辅助分析等方法进行基因预测和功能注释。
研究结果主要包含以下几个方面：
- 基因组组装与特征：利用 PacBio 长读长测序、Illumina 测序和 Hi-C 脚手架技术，成功组装出高质量的白芷蚜基因组。该基因组大小约 440.3 Mb，contig N50 为 81.7 Mb，重复序列占比 32.02% ，预测出 13,983 个蛋白质编码基因，这些基因的结构特征与其他近缘物种相似。
- 系统发育分析：基于单拷贝直系同源基因构建最大似然系统发育树，结果显示白芷蚜与麦二叉蚜亲缘关系紧密。通过分析基因家族的扩张和收缩，发现 833 个直系同源群发生扩张，其中 44 个被确定为快速进化的直系同源群，主要涉及耐热性、解毒、糖代谢和 DNA 转座等功能。
- 比较基因组学分析：对白芷蚜、豌豆蚜（Acyrthosiphon pisum）和桃蚜（Myzus persicae）进行基因组共线性分析，发现蚜虫常染色体发生了广泛的结构变化，但 X 染色体与常染色体之间未发生大规模重排。
研究结论表明，首次成功构建的白芷蚜染色体水平基因组，为蚜虫的进化研究提供了重要的基因组资源。同时，研究中发现的快速进化基因，有助于理解白芷蚜对环境的适应性，尤其是其强大的消化和解毒能力。这不仅为深入研究蚜虫与植物、天敌之间的互作机制提供了理论依据，也为开发更有效的害虫防治策略提供了潜在的靶点。在未来的研究中，可以基于这些发现，进一步探索白芷蚜的生物学特性，精准制定防控措施，减少其对农作物的危害，保障农业生态系统的平衡和稳定。
