亚洲玉米螟多化性生物型染色体水平基因组解析：揭示滞育机制与适应性进化的关键资源

中国农业科学院植物保护研究所团队针对亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)环境适应性机制不明的问题，通过PacBio+Illumina+Hi-C多平台测序技术，完成首个多化性生物型染色体水平基因组组装（481.9 Mb，N50 16.6 Mb），锚定31条染色体并注释16,272个基因。该研究为解析滞育(diapause)分子机制和害虫防控提供了高精度遗传图谱，相关成果发表于《Scientific Data》。

　　

亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)作为危害玉米、甘蔗等作物的重大农业害虫，其强大的环境适应性源于独特的滞育(diapause)行为——幼虫通过发育停滞度过寒冬，这种特性使其分布范围横跨亚洲至西太平洋岛屿。尽管前人研究揭示了光周期和温度对滞育的调控作用，但遗传机制仍是未解之谜。更棘手的是，该害虫存在单化性、多化性和非滞育三种生物型，其中多化性生物型因连续繁殖特性对作物危害尤为严重。传统防治手段面临巨大挑战，而基因组资源的匮乏严重阻碍了分子靶点挖掘。

中国农业科学院植物保护研究所的Kaiqiang Liu、Tiantao Zhang等研究人员选择具有典型多化性特征且表现兼性滞育的Lm品系，采用多组学技术构建了染色体水平基因组。研究团队通过PacBio长读长(150×覆盖度)、Illumina短读长(91.7×)和Hi-C(96 Gb数据)三维测序策略，结合RNA-seq转录组数据，克服了该物种1.71%高杂合率的组装难题。

基因组组装与质量评估
通过NextDenovo和Purge_dups处理后的初级组装包含2,458个contig（N50 493 kb），经Hi-C染色体挂载后最终获得481.9 Mb基因组，其中98.5%序列锚定至31条染色体（N50提升至16.6 Mb）。21-mer分析显示典型双峰分布（图1），表明成功区分杂合区域。BUSCO评估达97%完整性，显著优于同类鳞翅目昆虫如家蚕(Bombyx mori)（表1）。

重复序列与基因注释
RepeatMasker鉴定出44.63%重复序列，以LINEs和LTRs为主。通过EvidenceModeler整合同源比对、转录本和从头预测结果，获得16,272个高置信度基因，平均每个基因含6.44个外显子。功能注释显示86.8%基因具有功能域，包括Pfam(69%)和SMART(31.8%)等数据库（表2）。

比较基因组学与进化分析
基于371个单拷贝直系同源基因构建的系统发育树表明，亚洲玉米螟与二化螟(Chilo suppressalis)亲缘最近，分化时间约8800万年前（图3）。与Peng等2023年发表的基因组相比，本研究组装的contig N50提升3倍，为结构变异(SVs)研究提供更精准框架。

该研究首次提供多化性生物型的高质量基因组资源，揭示其染色体进化特征。通过鉴定滞育相关基因家族扩张（如生物钟基因period）和转座元件富集区域，为解释环境适应性提供分子基础。基因组数据已公开（GCA_047663685.1），将推动基于RNAi的靶向防控策略开发，并为作物抗虫育种提供理论依据。

研究团队特别指出，相比单化性品系，多化性品系基因组中能量代谢通路（如果糖-甘露糖代谢）的基因复制事件可能与其持续繁殖特性相关。未来可结合GWAS分析不同生物型样本，进一步解析滞育多态性的遗传基础。这项成果标志着鳞翅目害虫基因组研究从"有无"到"精用"的跨越，为农业害虫的精准防控树立了新范式。