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为解决褐蛉及褐蛉科基因组研究匮乏问题，研究人员测定褐蛉基因组，为生物防治提供遗传依据。
# 褐蛉基因组测序：解锁害虫生物防治的遗传密码
在广袤的农业和林业生态系统中，害虫就像一群不速之客，肆意啃食着农作物和树木，给人类带来巨大损失。而褐蛉（Micromus angulatus），作为昆虫世界里的 “正义使者”，是多种农林害虫的天敌。它们成虫和幼虫皆为肉食性，能有效捕食蚜虫、蚧壳虫、粉虱等小型软体害虫及螨类，在自然生态平衡和农业害虫防治中发挥着关键作用。
然而，长期以来，褐蛉虽有 “实力”，但人们对它的了解却十分有限。尤其是在基因组研究方面，与其他脉翅目昆虫家族相比，褐蛉科的基因组资源少得可怜。截至目前，在已报道的 7 个脉翅目昆虫基因组中，仅有 5 个物种达到染色体水平且通过 PacBio 技术测序，而针对褐蛉科的研究主要集中在形态学、生物学和系统发育学等领域，基因组信息的研究少之又少。这就好比在黑暗中摸索，缺乏关键的 “照明工具”，使得深入探究褐蛉变得困难重重，也限制了利用其进行精准生物防治的发展。
为了打破这一困境，来自南京市农业科学研究所江苏丘陵地区果树研究所、南京警察大学、广东省科学院动物研究所等机构的研究人员，开展了一项针对褐蛉染色体水平基因组的研究。最终，他们成功绘制出褐蛉的高质量染色体水平参考基因组，这一成果发表在《Scientific Data》上，为褐蛉研究乃至害虫生物防治领域照亮了前行的道路。
研究人员在此次研究中，运用了多种先进技术。其中，PacBio HiFi 技术能够提供高保真的长读长测序数据，有助于准确测定基因组序列；Hi-C 技术则可以捕获染色体构象信息，实现染色体的精准组装。此外，研究人员还综合运用了二代全基因组测序、二代标准转录组测序以及三代全长转录组测序等技术，从不同层面获取基因组信息，并利用多种生物信息学工具对数据进行分析处理。
褐蛉基因组特征
研究人员首先对褐蛉基因组进行了全面剖析。通过 k-mer 分析预测，褐蛉基因组大小约为 1.23Gb，具有高度杂合和超高重复的特点。最终组装得到的基因组大小为 1.29Gb，包含 909 个 scaffolds 和 994 个 contigs，scaffold N50 达到 63.78Mb ，表明基因组的连续性良好。通过 BUSCO 评估，基因组完整性高达 97.00%，且冗余度较低，同时单碱基质量得分（QV 值）达到 65.242，错误率极低，这些数据都充分证明了所组装基因组的高质量。
重复序列与基因组进化
褐蛉基因组中重复序列占比高达 83.65%，主要包括未知类型（58.79%）、长末端重复序列（LTRs，9.30%）、长散在核元件（LINEs，7.65%）等。与绿蛉（Chrysopa pallens）基因组相比，褐蛉基因组明显更大，主要是由于转座子元件的增殖，如 DNA 转座子、LINEs 和 LTRs 等。进一步分析发现，褐蛉中多种转座子家族显著扩张，例如 DNA 转座子中的 TcMar-Tc1、hAT-Ac 和 PIF-Spy，LINEs 中的 R1-LOA 和 I-Jockey，以及 LTRs 中的 Gypsy、Pao 和 Copia 等。通过计算 Kimura 2 - 参数分歧度，研究人员还发现褐蛉基因组存在三次明显的转座子扩张浪潮，分别发生在约 1.15 亿年前、6450 万年前和 2000 万年前，这些扩张事件对褐蛉基因组的进化和结构塑造起到了关键作用。
基因注释与功能分析
研究人员对褐蛉基因组进行了全面的基因注释。通过从头预测、转录本比对和同源性预测等多种方法，共鉴定出 13,250 个蛋白质编码基因。这些基因平均长度为 18,226.6bp，每个基因平均包含 5.3 个外显子和 4.3 个内含子。与绿蛉相比，褐蛉的基因和内含子长度明显更长，这进一步解释了其基因组较大的原因。在功能注释方面，研究人员利用多个数据库进行比对分析，发现 12,110 个基因在 UniProtKB 数据库中有匹配记录，11,349 个基因通过 InterPro 鉴定出蛋白质结构域，10,151 个基因获得了 Gene Ontology（GO）注释，4,706 个基因被注释到 KEGG 通路中。这些结果为深入了解褐蛉基因的功能提供了丰富信息。
染色体共线性分析
为探究基因组的染色体进化，研究人员对褐蛉与同目近缘物种绿蛉和大草蛉（Chrysoperla carnea）进行了共线性分析。结果显示，绿蛉和大草蛉之间染色体共线性程度较高，但也存在内部重排和倒位现象。由于褐蛉与后两者亲缘关系较远，染色体同源性相对较低，未呈现明显的一一对应关系，但研究发现三者的 X 染色体高度保守，暗示褐蛉的 8 号染色体可能代表 X 染色体。
此次研究成功解析了褐蛉的染色体水平基因组，为深入研究褐蛉的捕食遗传基础和适应性提供了坚实的遗传框架。同时，这一成果也有助于进一步探究褐蛉科昆虫的遗传多样性，为开发基于褐蛉的精准生物防治策略奠定了基础，有望推动农业和林业害虫防治向更加绿色、可持续的方向发展。不过，目前的研究虽然取得了重要进展，但褐蛉基因组中仍有许多未知等待探索，例如一些基因的具体功能、转座子扩张对基因表达调控的影响等，未来研究可围绕这些方向展开，不断完善对褐蛉的认知，更好地发挥其在害虫防治中的作用。
