染色体水平组装揭示独居蜂Osmia excavata的生态适应与进化机制

为解决独居蜂Osmia excavata基因组资源匮乏的问题，山东农业科学院植物保护研究所的研究团队通过整合PacBio、Illumina和Hi-C测序技术，成功构建了该蜂种的染色体水平基因组（164.35 Mb，N50=9.81 Mb），锚定率达98.5%，注释11,452个蛋白编码基因。该研究填补了独居蜂进化与生态适应机制的空白，为农业传粉服务优化提供了关键分子基础。

　　

论文解读

在自然和农业生态系统中，蜜蜂的传粉服务对作物产量至关重要。然而，社会性蜜蜂（如西方蜜蜂Apis mellifera）的研究已较为深入，而占蜜蜂物种大多数的独居蜂（如壁蜂属Osmia spp.）却因基因组资源匮乏，其进化与生态适应机制长期未被揭示。Osmia excavata作为早春开花果树的高效传粉者，具有独特的筑巢行为和生命周期，但其基因组此前仅有两个低质量版本（染色体锚定率约90%），严重限制了相关研究。

山东农业科学院植物保护研究所的Ruijuan Wang、Yan Liu等研究人员通过PacBio长读长、Illumina短读长和Hi-C三维基因组测序技术，结合转录组数据，构建了O. excavata的高质量染色体水平基因组。样本采自山东烟台苹果园的雌蜂头部组织，经冷冻保存后提取DNA和RNA进行多平台测序，总数据量达167.31 Gb。

研究结果

基因组组装与质量评估
通过Flye v2.9.3初步组装PacBio CLR reads，经Purge_Dups去冗余和NextPolish抛光后，最终获得164.35 Mb的基因组，包含16条染色体（锚定率98.5%）， scaffold N50达9.81 Mb。BUSCO分析显示完整性达99.7%（n=1,367），Illumina和PacBio reads比对率分别为94.06%和98.59%，显著优于此前版本（207.02 Mb，锚定率90.25%）。

重复序列与基因注释
基因组中13.46%为重复序列，包括DNA转座子（1.34%）和LTR（1.16%）。MAKER整合BRAKER、GeMoMa预测及5种昆虫同源蛋白比对，鉴定出11,452个蛋白编码基因，平均含7.2个外显子，BUSCO完整度99.5%。非编码RNA包括54个rRNA和77个miRNA。

比较基因组学
与已发表的O. bicornis（198.1 Mb）和O. lignaria（177.1 Mb）相比，O. excavata基因组更紧凑，但基因功能注释覆盖93.19%（UniProtKB），包含9,454个COG类别和3,954条KEGG通路。

结论与意义
该研究首次提供了O. excavata的高精度基因组资源，揭示了独居蜂在染色体进化、重复序列分布和基因家族收缩/扩张上的独特模式。其高效传粉行为相关的基因集（如嗅觉受体和解毒酶）为解析独居蜂生态适应性提供了分子基础，对农业传粉服务优化及生物多样性保护具有重要价值。数据已公开于NCBI（SRP553217）和Figshare，为后续比较基因组学研究奠定基础。