铜绿蝇(Lucilia cuprina)两亚种比较基因组分析揭示食腐与寄生生态型分化的遗传基础

研究人员针对铜绿蝇(Lucilia cuprina)食腐亚种(L. c. cuprina)与寄生亚种(L. c. dorsalis)生态型分化机制，通过染色体级基因组组装与比较分析，鉴定出亚种特异性基因、杀虫剂抗性突变及化学感应基因家族扩张，为理解寄生适应性和开发新型防控策略提供遗传资源。论文发表于《International Journal for Parasitology》。

　　

羊蝇蛆病（flystrike）是困扰全球畜牧业的重要寄生虫病，由铜绿蝇(Lucilia cuprina)等丽蝇科昆虫幼虫寄生引发，每年给澳大利亚羊毛产业造成3.24亿澳元损失。铜绿蝇存在两个生态型迥异的亚种：广泛分布的食腐型L. c. cuprina和澳大利亚特有的寄生型L. c. dorsalis，后者导致90%的羊蝇蛆病病例。尽管形态相似，两亚种在宿主偏好、杀虫剂敏感性等方面存在显著差异，但遗传基础尚未阐明。

为解析这一科学问题，来自美国北卡罗来纳州立大学、澳大利亚墨尔本大学等机构的研究团队首次完成了L. c. cuprina染色体级基因组组装（409.2 Mb， scaffold N50 71 Mb）和L. c. dorsalis改进版基因组（464.7 Mb），通过比较基因组学、系统发育分析和正向选择检测等技术，揭示了驱动生态型分化的关键遗传因素。

关键技术包括：1）采用PacBio CLR和Hi-C技术构建染色体级基因组；2）OrthoFinder鉴定亚种特异性基因；3）CodeML分析正向选择基因；4）手动注释化学感应基因家族（OR/GR/IR/OBP）；5）基于5402个核基因位点的系统发育重建。

研究结果：

1. 基因组特征与比较
   两亚种基因组大小差异显著（409.2 Mb vs 464.7 Mb），但共享10284个直系同源基因群。L. c. dorsalis特有基因更多（6.9% vs 5.1%），包含与神经递质受体（AChR）和代谢解毒相关的CYP450基因。

2. 杀虫剂抗性突变
   在L. c. dorsalis中鉴定出二嗪农抗性基因Rop-1的5个关键突变位点（D137G、A267V等），而L. c. cuprina携带马拉硫磷抗性突变W251L。这些突变与澳大利亚历史用药记录高度吻合。

3. 系统发育分析
   基于5402个核基因位点的最大似然树证实L. sericata是铜绿蝇的姐妹种，Luciliinae与Calliphorinae形成单系群，节点支持率100%。

4. 正向选择基因
   L. c. dorsalis中237个基因呈现加速进化，包括铁转运蛋白Transferrin（可能与吸血适应相关）；L. c. cuprina中245个加速进化基因富含ABC转运蛋白（如LOC111679291），推测参与腐食解毒。GO富集显示两亚种分别偏好代谢过程和离子运输通路。

5. 化学感应基因家族
   L. c. dorsalis化学感应基因数量更多：OR（76 vs 71）、GR（84 vs 74）、IR（78 vs 75）和OBP（57 vs 54）。其中OR37亚家族在寄生亚种特异性扩张，而GRs在DmelGr85a相关分支显著扩增，可能参与宿主特异性识别。

该研究首次在基因组层面揭示铜绿蝇两亚种生态型分化的遗传机制：1）杀虫剂抗性基因差异反映地理用药历史；2）化学感应基因库扩张可能增强L. c. dorsalis的宿主定位能力；3）正向选择基因（如Transferrin）暗示寄生适应的分子路径。这些发现不仅为理解丽蝇科物种形成提供范例，更为开发基于嗅觉干扰或基因驱动的精准防控策略奠定基础。研究人员特别指出，未来需通过CRISPR/Cas9基因编辑验证候选基因功能，并开展野生种群基因组调查以区分实验室漂变与自然选择信号。