甜菜网螟(Loxostege sticticalis)染色体水平基因组组装揭示迁徙性害虫的生态适应与防控新靶点

为解决甜菜网螟（Loxostege sticticalis）作为农业重大害虫缺乏基因组资源的科学问题，中国农业科学院草原研究所联合多家机构利用PacBio Sequel II和Hi-C技术，首次完成该虫染色体水平基因组组装（485.9 Mb，N50 16.6 Mb），鉴定出15,913个蛋白编码基因及41.71%重复序列。研究发现其与亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）分化于4280万年前，扩张基因家族富集于膜整合组分（GO:0016021）和DNA整合功能（GO:0015074），且解毒基因（P450、GST）和化学感受基因（GRs、OBPs）数量与多食性特征显著相关。该成果发表于《Scientific Data》，为迁徙害虫的种群遗传学和绿色防控策略开发提供了关键分子基础。

　　

甜菜网螟（Loxostege sticticalis）是威胁北半球农业生态系统的典型迁徙性害虫，近年在中国的第四次爆发周期已造成严重经济损失。这种多食性昆虫可危害35科200余种作物，包括大豆（Glycine max）、向日葵（Helianthus annuus）等经济作物。尽管化学防治仍是主要手段，但抗药性风险和生态副作用日益凸显。更棘手的是，其幼虫在4-5龄期具有暴食特性，可在短时间内摧毁整片农田。然而，由于缺乏高质量的基因组资源，该虫的迁徙机制、宿主适应性和抗药性演化等关键科学问题长期悬而未决。

中国农业科学院草原研究所联合内蒙古农业大学等团队，首次完成了甜菜网螟染色体水平基因组组装。研究人员采用PacBio Sequel II平台生成31.4 Gb CCS数据，结合Hi-C染色体构象捕获技术，最终获得485.9 Mb的基因组（contig N50 16.4 Mb），BUSCO评估完整度达98.7%。基因注释揭示15,913个蛋白编码基因和41.71%的重复序列，其中转座元件LINEs（9.69%）和LTRs（6.44%）占比突出。

关键技术包括：（1）采用三代测序结合Hi-C辅助组装；（2）利用OrthoFinder比对16种鳞翅目昆虫进行基因家族分析；（3）通过CAFE软件检测基因家族扩张收缩；（4）基于MCScanX开展染色体共线性分析；（5）系统注释解毒（P450、ABC转运蛋白）和化学感受（ORs、GRs）基因家族。

基因组特征与进化分析
比较基因组显示甜菜网螟与亚洲玉米螟（O. furnacalis）分化于42.8百万年前，共检测到1,867个单拷贝直系同源基因。基因家族扩张分析发现785个扩张家族，显著富集于膜整合功能（GO:0016021）和逆转录酶活性（GO:0003964），暗示转座子活跃驱动基因组演化。

宿主适应性的分子基础
与单食性昆虫相比，甜菜网螟的解毒基因家族（如P450、UGT）和化学感受基因（81个GRs）数量显著增加。特别是CYP6亚家族和δ类GSTs的扩增，可能赋予其代谢多种植物次生代谢物的能力，这与其广食性特征高度吻合。

染色体演化特征
共线性分析揭示甜菜网螟31条染色体与苹果蠹蛾（Cydia pomonella）存在融合事件，如后者1号染色体对应甜菜网螟1/3号染色体。这些重排可能影响基因调控网络，与其环境适应性相关。

该研究不仅填补了Pyralidae科昆虫基因组空白，更揭示了多食性害虫的分子适应机制。特别是鉴定出的P450、GST等解毒基因靶点，为开发基于RNAi的新型防控技术提供了理论依据。基因组数据还可用于种群遗传学研究，预测迁徙路径和爆发趋势。值得注意的是，研究中发现的化学感受基因（如OR23、GR5）表达模式，未来或可应用于引诱剂设计，实现精准防控。

这项由中国团队主导的研究，标志着我国在迁徙害虫基因组学领域取得重要突破。随着后续功能验证的开展，这些发现将推动从传统化学防治向分子靶向调控的战略转型，为农业可持续发展提供科技支撑。论文数据已存储于NCBI（PRJNA1118492），将成为国际昆虫学研究的重要资源。