甘蓝蚜染色体水平基因组组装：解锁害虫防治新密码

甘蓝蚜（Brevicoryne brassicae）严重危害十字花科植物，致产量损失巨大。为深入了解其分子机制，研究人员构建其染色体水平基因组。最终获得 429.99 Mb 基因组，注释多种基因。该研究为防治甘蓝蚜提供关键依据。

　　在农业生产的广阔战场上，十字花科植物如油菜、卷心菜、西兰花等，都是重要的 “粮食战士”。然而，有一种小小的害虫 —— 甘蓝蚜（Brevicoryne brassicae），却成了它们的 “头号大敌”。甘蓝蚜不仅直接通过吸食韧皮部组织的汁液，让植物 “元气大伤”，还会传播多种植物病毒，间接给十字花科作物带来双重打击，导致全球范围内的产量大幅下降。

尽管自 2010 年首个蚜虫基因组 —— 豌豆蚜（Acyrthosiphon pisum）基因组公布后，已有数十种蚜虫基因组可供研究，极大地推动了对蚜虫生物学的分子机制探索，但甘蓝蚜的研究却一直受限。原因在于，此前虽然有甘蓝蚜的基因组，但质量和注释都不尽人意，这就好比手里的地图不准确，难以在分子层面深入了解这个害虫的 “秘密基地”，更无法制定有效的防治策略。

为了突破这一困境，华中农业大学和中国科学院相关研究人员组成科研团队，踏上了探索甘蓝蚜基因组奥秘的征程。他们的研究成果发表在《Scientific Data》上，为甘蓝蚜的研究带来了新的曙光。

在这项研究中，科研人员采用了多种关键技术。首先，利用 PacBio HiFi 长读长测序和高通量染色体构象捕获（Hi-C）技术对甘蓝蚜基因组进行测序和组装，从而获得高质量的染色体水平基因组。同时，通过转录组测序（RNA-seq）技术，为基因注释提供了有力支持 。

研究结果主要有以下几方面：

1. 基因组组装与质量评估：经过质量控制和筛选，研究人员获得了大量的 PacBio 长读长数据和 Illumina 短读长数据。这些数据被组装成 131 个重叠群（contig），最终构建出 8 条染色体，基因组大小为 429.99 Mb，支架 N50 达到 93.31 Mb。通过 BUSCO 和 CEGMA 基因评估，表明该基因组完整性高，分别覆盖了 99.24% 的 BUSCO 基因和 95.16% 的 CEGMA 基因 。
2. 系统发育分析：科研人员通过系统发育基因组学方法，构建了甘蓝蚜与其他 14 种半翅目昆虫的系统发育树。分析发现，甘蓝蚜与麦二叉蚜（Diuraphis noxia）大约在 4990 万年前分化，与其他长管蚜属（Macrosiphini）物种大约在 5390 万年前分化。同时，确定了甘蓝蚜基因组中最大的染色体 1 为 X 染色体 。
3. 基因注释：结合 RNA-seq 数据，研究人员对甘蓝蚜基因组进行注释，共注释出 22,671 个蛋白质编码基因和 3,594 个长链非编码 RNA（lncRNA）基因。其中，22 个 lncRNA 基因与桃蚜（Myzus persicae）中的 Ya1 同源，此前 Ya1 被认为是一种毒力因子。此外，还注释了大量的重复序列、微小 RNA（miRNA）、转运 RNA（tRNA）、核糖体 RNA（rRNA）和小核 RNA（snRNA） 。
4. 与宿主适应相关的基因分析：对与宿主定殖相关的基因进行分析，发现甘蓝蚜基因组编码 33 个味觉受体（GRs）、25 个气味受体（ORs）、17 个离子型受体（IRs）、10 个气味结合蛋白（OBPs）和 10 个化学感应蛋白（CSPs）等化学感应相关基因；同时，还注释出 48 个细胞色素 P450（P450）、28 个羧基 / 胆碱酯酶（CCE）、21 个谷胱甘肽 - S - 转移酶（GST）等解毒相关基因 。

这项研究意义重大。高质量的染色体水平基因组组装和全面的基因注释，为深入了解甘蓝蚜的遗传、进化和生态特性提供了宝贵的基因组资源。这不仅有助于揭示甘蓝蚜适应宿主植物、害虫行为以及与十字花科植物相互作用的分子机制，还为开发更有效的综合害虫管理策略提供了理论依据，有望在未来的农业生产中，帮助农民更精准地防治甘蓝蚜，减少作物损失，保障粮食安全。