测序解析昆虫中的恶魔 – 亚洲长角天牛

　　

生物通报道 美国多个机构的研究人员近日对一种可怕的昆虫 – 亚洲长角天牛（Anoplophora glabripennis）的基因组进行了测序，发现了这种昆虫破坏树木的秘密。这项成果于11月11日发表在《Genome Biology》上。

美国孟菲斯大学、贝勒医学院及其他机构的研究人员利用表达芯片和转录组序列绘制了亚洲长角天牛的基因组组装草图。他们检测到1,000多个基因，似乎是这种昆虫独有的。通过比较基因组分析，他们发现了化学感受基因的扩增和一组编码糖苷水解酶的基因，这似乎有助于天牛分解木材。

“亚洲长角天牛中的糖苷水解酶让它们能够分解植物细胞壁中存在的主要多糖，释放出它们所需的糖类，”这篇文章的第一作者Duane McKenna谈道，他是孟菲斯大学的一名生物科学研究人员。“更重要的是，它们携带的酶是高度多样化的，我们认为这能帮助它们分解不同树木中的许多不同分子。”

亚洲长角天牛是一种可怕的昆虫，能够对许多有经济意义的果树、观赏植物和林木造成严重的危害。枫树、柳树、白桦树等都是它们最爱吃的树种。据统计，如果不受控制，仅美国的潜在经济影响就达到8890亿美元。随着长角天牛传播到世界各地，它们受到越来越多的关注。

为了更好地了解长角天牛如何从木本植物中获取营养，研究人员利用Illumina的HiSeq 2000系统对雌性亚洲长角天牛的幼虫进行测序。同时，他们也获得了RNA序列数据，其中包括饮食类型不同的天牛幼虫转录组。

此次获得的基因组组装草图大约覆盖7.1亿个碱基，包含22,000多个蛋白质编码基因。研究小组指出，亚洲长角天牛中有5,029个基因似乎与其他14种昆虫的直系同源基因一致，而还有数千个基因也与其他至少一种昆虫共享。

总体而言，研究人员发现亚洲长角天牛与山松甲虫的亲缘关系最为接近，不过长角天牛也含有1,003个基因，在节肢动物门的其他动物中找不到明显的同源基因。分析发现，长角天牛的基因组中含有86个糖苷水解酶基因，远远超过其他的节肢动物。这些酶有助于分解植物细胞壁中的多糖，对植物的化感物质进行解毒，并促进木本植物的消化。

“我们的结果进一步确定了亚洲长角天牛的侵袭性和宿主广泛性的遗传基础，并揭示了昆虫（特别是天牛）在植物上的成功进化，”作者写道。（生物通 薄荷）

原文检索

Genome of the Asian longhorned beetle (Anoplophora glabripennis), a globally significant invasive species, reveals key functional and evolutionary innovations at the beetle–plant interface

Genome Biology201617:227
DOI: 10.1186/s13059-016-1088-8