竹篦舟蛾染色体水平基因组组装揭示其生态适应性及害虫防控新靶点

【字体: 时间:2025年06月25日 来源:Scientific Data 5.8

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  本研究针对竹篦舟蛾(Eumorphobotys obscuralis)这一严重危害竹林的害虫,通过整合Illumina短读长、PacBio HiFi长读长和Hi-C染色质互作数据,首次完成其染色体水平基因组组装(701.9 Mb/31条染色体,N50达23.7 Mb)。研究揭示了该害虫58.9%的重复序列特征及15,855个蛋白编码基因,为解析其生态适应机制和开发靶向防控策略提供了关键基因组资源。

  

竹篦舟蛾基因组破译:打开害虫防控的基因密码

在亚热带竹林生态系统中,竹篦舟蛾(Eumorphobotys obscuralis)的幼虫如同微型收割机,能在爆发期造成35-50%的竹林生物量损失。这种隶属于螟蛾科(Crambidae)的害虫自1925年被Caradja首次描述以来,已在中国、日本等多国形成持续性生态威胁。尽管其危害严重,科学界长期缺乏高质量的基因组资源,导致防控策略开发陷入"盲人摸象"的困境。

为破解这一难题,杭州师范大学联合浙江省农业科学院的研究团队在《Scientific Data》发表了首个染色体水平的竹篦舟蛾基因组。研究采用多组学技术联用策略:通过PacBio HiFi长读长(21.1Gb/32.5X)构建连续contig(N50 1.73Mb),结合Hi-C数据(55.8Gb)将96.98%序列锚定至31条染色体,BUSCO评估显示基因组完整性达96.7%。样本来自浙江安吉的实验室种群,通过CTAB法提取混合雌虫DNA以克服个体DNA量不足的限制。

关键研究发现

  1. 基因组特征
    组装获得701.9 Mb基因组,重复序列占比58.9%(LTRs占14.47%,DNA转座子21.29%)。通过k-mer分析估算基因组大小为653.72 Mb,异质性1.87%。

  2. 性染色体鉴定
    通过比较基因组学发现其9号染色体与Amyelois transitella和Plodia interpunctella的Z染色体存在共线性,证实鳞翅目性染色体保守性。

  3. 功能注释
    预测15,855个蛋白编码基因,其中80.42%在NCBI RefSeq数据库中找到同源序列。非编码RNA注释发现20,780个tRNA和76个miRNA基因。

讨论与展望
该研究首次建立竹篦舟蛾的染色体尺度参考基因组,填补了螟蛾科基因组资源的空白。58.9%的重复序列占比显著高于近缘种A. transitella(43.6%),暗示转座子扩增可能驱动其宿主适应性进化。通过Hi-C热图验证的23.7 Mb scaffold N50,为研究染色体结构变异提供基础。

基因组中鉴定的化学感受基因家族(如OBP和CSP)可作为新型杀虫剂靶点,而高杂合区域(1.87%)则提示种群遗传多样性可能解释其抗药性。研究团队特别指出,未来可基于该基因组开展CRISPR基因驱动等遗传防控技术研发,为竹林生态保护提供精准解决方案。

这项研究不仅为理解鳞翅目害虫基因组演化提供新视角,其建立的"长读长+Hi-C"组装策略对小型昆虫基因组研究具有示范意义。随着后续功能基因组研究的开展,这一资源有望成为竹林害虫综合治理的里程碑式突破。

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