染色体水平的铃木果蝇（Drosophila suzukii）基因组组装：解析入侵性害虫的进化与生态适应机制

《Scientific Data》：Chromosomal-level genome assembly of Drosophila suzukii Matsumura (Diptera: Drosophilidae)

本研究针对全球性入侵害虫铃木果蝇（Drosophila suzukii）缺乏高质量基因组资源的问题，通过整合PacBio HiFi、Illumina和Hi-C数据，完成了染色体水平的基因组组装。组装基因组大小为157.35 Mb， scaffold N50达25.66 Mb，86.59%的序列成功锚定至6条染色体，BUSCO完整性达98.1%。研究进一步注释了17.41%的重复序列和14,742个蛋白编码基因，并通过比较基因组学揭示了铃木果蝇与黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）的高度染色体共线性。该基因组为阐明铃木果蝇的入侵生物学和生态适应性提供了关键资源，对开发新型害虫防控策略具有重要意义。

　　

在过去的二十年里，一种名为铃木果蝇（Drosophila suzukii）的小型昆虫悄然成为全球果农的噩梦。这种原产于东亚的害虫凭借其独特的锯齿状产卵器，能够刺穿成熟软皮水果的表皮，将卵直接产在果肉内部。幼虫在果实内发育，导致内部腐烂和二次细菌感染，造成严重的经济损失。自2008年在欧洲和北美首次爆发以来，铃木果蝇已迅速扩散至全球超过50个国家，对草莓、树莓、蓝莓等经济作物构成巨大威胁。然而，尽管其危害性日益凸显，科学家们对其入侵机制和适应能力的遗传基础仍缺乏深入理解，主要原因在于缺乏高质量的基因组资源。

为了解决这一问题，来自山东省农业科学院植物保护研究所的研究团队在《Scientific Data》上发表了染色体水平的铃木果蝇基因组组装成果。研究团队通过整合PacBio HiFi长读长测序、Illumina短读长测序和Hi-C三维基因组数据，构建了一个高度连续的基因组图谱。该基因组大小为157.35 Mb，其中86.59%的序列被成功锚定到6条染色体上，scaffold N50达到25.66 Mb。通过BUSCO评估显示基因组完整性高达98.1%，表明组装质量优异。

在研究过程中，团队首先对采自山东烟台樱桃园的雄性铃木果蝇样本进行DNA提取，并利用PacBio Sequel II平台生成HiFi数据，同时辅以Illumina NovaSeq 6000短读长数据和Hi-C染色质构象捕获数据。通过Hifiasm软件进行初步组装，再使用Purge_Dups去除冗余序列，最后结合3D-DNA和Juicebox进行染色体水平 scaffolding。基因组注释方面，团队利用RepeatModeler和RepeatMasker识别重复序列，发现LTR转座子（5.41%）和LINE元件（3.15%）是主要的重复类型。蛋白编码基因通过MAKER流程结合转录组和同源蛋白数据预测，共注释到14,742个基因，平均每个基因包含4.4个外显子。

基因组组装质量评估

通过K-mer分析预测基因组大小为157.83 Mb，异质性为2.10%。最终组装版本仅包含9个scaffold和209个contig，最长scaffold达33.65 Mb。与现有NCBI版本（GCA_043229965.1）相比，本研究组装的染色体锚定率更高（86.59% vs 68.25%），且基因注释的冗余度更低。

重复序列与基因结构特征

基因组中重复序列占比17.41%，其中LTR转座子、LINE元件和DNA转座子分别占5.41%、3.15%和1.81%。基因结构分析显示，平均基因长度为5,323.2 bp，内含子平均长度（1,161.5 bp）远大于外显子（474.8 bp），符合真核生物基因组特征。

非编码RNA注释

共鉴定到726个非编码RNA，包括112个rRNA、104个miRNA、327个tRNA和125个snRNA，为后续非编码调控机制研究提供了基础。

染色体共线性分析

通过MCScanX比较铃木果蝇与黑腹果蝇的基因组，发现二者染色体间存在高度保守的共线性区块，但同时也检测到染色体融合和倒位事件。例如，Dmel4与Dsuz4染色体之间存在明显的倒位现象，提示在进化过程中可能发生了基因组重排。

这项研究不仅提供了铃木果蝇首个高质量染色体水平基因组，还通过比较基因组学揭示了其与近缘种的进化关系。该资源将为后续研究铃木果蝇的宿主适应性、杀虫剂抗性机制以及入侵种群遗传结构提供重要基础。此外，基因组中鉴定的关键基因和调控元件有望成为新型害虫防控技术的靶点。例如，与产卵器发育相关的基因可能成为特异性干扰目标，从而减少其对农作物的危害。研究团队公开了所有原始数据和注释结果，为全球科研人员开展相关研究提供了便利。

综上所述，这项研究填补了铃木果蝇基因组资源的空白，为理解其入侵生物学和适应性进化提供了分子基础，对保障全球水果产业可持续发展具有重要战略意义。