首张染色体水平基因组揭示夜蛾科害虫Hermonassa cecilia的适应性进化机制

本研究针对夜蛾科重要害虫Hermonassa cecilia基因组资源匮乏的问题，通过PacBio HiFi和Hi-C技术首次完成其染色体级别基因组组装（626.10 Mb，N50 21.00 Mb），注释22,662个蛋白编码基因并揭示44.21%重复序列特征。该成果为夜蛾亚科(Noctuinae)物种的适应性进化与害虫防控提供关键分子靶点，相关数据已发表于《Scientific Data》。

　　

在农业害虫防控领域，夜蛾科(Noctuidae)昆虫因其对作物地下部分的破坏性而备受关注。作为该科重要代表，Hermonassa cecilia在东亚地区广泛分布，但其基因组信息的缺失严重制约了对其生态适应机制的解析。尽管已有Agrotis segetum³
、Spodoptera litura⁴
等近缘物种的基因组研究，但物种间遗传差异使得H. cecilia的独立基因组研究具有独特科学价值。

中国农业科学院农业基因组研究所等单位的研究人员通过多组学技术破解了这一难题。研究团队采用雄性成虫样本，结合PacBio HiFi（65.49×覆盖度）和Hi-C（174.47×）测序技术，辅以RNA-seq和BGISEQ数据，构建了高质量的染色体级别基因组。该成果不仅填补了夜蛾亚科基因组资源的空白，更通过比较基因组学揭示了物种特异性适应特征，为害虫防控策略开发提供了新视角。论文发表于《Scientific Data》期刊。

关键技术包括：（1）采用HiFiasm v0.16.1进行基因组初步组装，结合3D-DNA进行染色体锚定；（2）通过RepeatMasker和RepeatModeler鉴定重复元件；（3）整合de novo预测、转录组和同源比对方法注释基因功能；（4）利用BUSCO v5.7.1（lepidoptera_odb10数据集）评估组装质量达99.4%。样本来源于陕西兴平市农田诱集的雄性成虫。

背景与摘要

研究首次报道H. cecilia染色体级别基因组（626.10 Mb），31条染色体锚定率达99.4%，N50达21.00 Mb。BUSCO评估显示单拷贝基因完整性达98.9%，显著优于已发表的Athetis lepigone¹⁷
等近缘物种。

方法

基因组测序采用PacBio Sequel II平台，Hi-C文库经DpnII酶切构建。Kmer分析预估基因组大小631.91 Mb与最终结果高度一致。重复序列分析发现LINEs占比最高（11.56%），DNA转座子仅占3.06%。

数据记录

基因组数据存储于NCBI SRA（SRR31742934）和GenBank（PRJNA1198691），包含109.41Gb Hi-C数据和41.00Gb HiFi数据。

技术验证

组装连续性指标优异（仅136个contigs），GC含量37.87%与近缘种相当。基因注释通过四库联用（UniProt/NR/KEGG/EggNOG）实现89.29%的基因功能预测，其中EggNOG注释占比最高（76.84%）。

该研究建立了夜蛾科基因组研究的新标杆：

1. 染色体级别组装质量超越同类研究，N50指标较Agrotis ipsilon¹⁶
   提高19.6%；
2. 首次揭示H. cecilia中SINEs元件的显著扩张（6.60%），可能与其宿主适应性相关；
3. 20,221个功能注释基因为杀虫靶点筛选提供资源库。

研究人员特别指出，10.7%未注释基因可能包含物种特异性适应元件，这为后续功能研究指明方向。该基因组将促进夜蛾科害虫的跨物种比较研究，对发展精准防控技术具有重要实践意义。