苹果吉丁虫染色体水平基因组破译：为蛀干害虫生态适应与防控提供新视角

《Scientific Data》：Chromosome-level genome assembly of the apple jewel beetle Agrilus mali (Coleoptera: Buprestidae)

为揭示苹果吉丁虫（Agrilus mali）的生态适应与暴发机制，研究人员利用Illumina、PacBio HiFi及Hi-C技术，成功组装了其染色体水平的高质量参考基因组。该基因组大小为291.3 Mb，Scaffold N50达28.5 Mb，BUSCO完整性为96.4%，共注释到22,979个蛋白编码基因。该成果为理解该害虫的种群遗传学、生态适应及综合管理提供了关键分子资源。

　　

在过去的20年里，一种名为苹果吉丁虫（Agrilus mali）的蛀干害虫，对新疆天山野果林中的野苹果（Malus sieversii）造成了毁灭性打击，导致大面积树木死亡，严重威胁着这一珍贵的种质资源。这种害虫的幼虫在树皮下蛀食韧皮部和木质部，阻断树木的养分运输，最终导致树木枯死。尽管其危害巨大，但关于其暴发成灾的生态适应机制，科学家们却知之甚少，这主要归因于缺乏高质量的基因组数据。在吉丁属（Agrilus）中，此前仅有少数几个物种的基因组被报道，苹果吉丁虫的基因组信息仍是一片空白。

为了填补这一空白，并为揭示其生态适应与暴发机制提供分子基础，来自中国林业科学研究院等机构的研究团队，利用Illumina、PacBio HiFi和Hi-C等前沿测序技术，成功组装了苹果吉丁虫的染色体水平参考基因组。该研究成果于2025年12月17日发表在《Scientific Data》杂志上。

关键技术方法

研究人员于2021年从新疆天山野果林采集了苹果吉丁虫的幼虫样本。利用Illumina NovaSeq平台进行基因组勘测和Hi-C测序，利用PacBio Sequel II平台进行HiFi长读长测序和Iso-Seq全长转录组测序。通过Hifiasm软件进行基因组组装，并利用Hi-C数据将contig挂载到染色体上。通过同源比对、从头预测和转录组证据相结合的方法进行基因预测和功能注释。

研究结果

1. 基因组测序与组装

研究团队通过Illumina短读长测序对基因组特征进行了评估，估计基因组大小约为307.60 Mb，杂合率为0.43%，重复率为1.26%。随后，利用PacBio HiFi长读长测序技术，结合Hi-C数据，成功组装了苹果吉丁虫的染色体水平基因组。最终组装基因组大小为291.3 Mb，contig N50为4.34 Mb，scaffold N50高达28.46 Mb。通过Hi-C数据，将97.28%的序列成功挂载到11条染色体上，Hi-C互作图谱清晰地显示了11条染色体的独立信号，证明了组装的高质量。

2. 重复序列与非编码RNA注释

研究人员对基因组中的重复序列进行了系统注释。结果显示，重复序列占整个基因组的40.20%，其中逆转录转座子（retroelements）最为丰富，占18.46%，长末端重复序列（LTR-RT）占11.27%。此外，还鉴定出864个非编码RNA，包括172个tRNA、87个rRNA、41个snRNA、39个miRNA和525个其他ncRNA。

3. 蛋白编码基因预测与功能注释

通过整合同源比对、Iso-Seq全长转录组证据和从头预测三种方法，研究团队共预测出22,979个蛋白编码基因。这些基因的平均长度为6.29 kb，平均编码区（CDS）长度为1.55 kb。通过比对Nr、SwissProt、eggNOG、GO和KEGG等数据库，共有17,148个基因（74.62%）获得了功能注释。

结论与意义

本研究成功构建了苹果吉丁虫的高质量染色体水平参考基因组。该基因组组装完整度高（BUSCO完整性96.4%），连续性良好（scaffold N50 28.5 Mb），为后续研究提供了坚实的分子基础。通过对重复序列和蛋白编码基因的系统注释，揭示了该物种的基因组特征。这一资源将极大地促进对苹果吉丁虫生态适应、种群遗传学、暴发机制及综合防控策略的研究，为保护野苹果种质资源和森林生态安全提供了新的科学依据。