Diaprepes abbreviatus(柑橘根象甲)从头转录组组装:功能基因组学与靶向害虫管理的分子基础

【字体: 时间:2025年07月28日 来源:BMC Genomics 3.5

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  本研究针对农业重要害虫Diaprepes abbreviatus(柑橘根象甲)缺乏基因组资源的问题,通过跨7个发育阶段的RNA-seq测序,构建了包含991,860条转录本的高质量从头转录组,BUSCO完整性达99.2%。研究鉴定出16,082个性别差异表达基因,揭示代谢、信号转导和解毒通路(如细胞色素P450家族)的性别特异性调控模式,为开发基于RNAi的靶向防控策略提供分子靶点。该成果发表于《BMC Genomics》,建立了首个覆盖该害虫全生命周期的转录组数据库,推动可持续害虫管理研究。

  

柑橘产业正面临一种隐蔽而致命的威胁——Diaprepes abbreviatus(柑橘根象甲)的幼虫在地下啃食根系,导致树木衰弱甚至死亡。这种害虫已在美国佛罗里达等地区造成严重经济损失,传统化学防治因幼虫土壤栖居特性收效甚微。更棘手的是,该物种缺乏高质量的基因组资源,严重阻碍了分子水平防控策略的开发。

佛罗里达大学Citrus Research and Education Center的研究团队在《BMC Genomics》发表突破性研究,通过跨生命周期的转录组解析,揭示了这种害虫的分子弱点。研究人员采集卵、新生幼虫、早期幼虫、晚期幼虫、蛹及成虫(雌雄各半)共7个发育阶段样本,采用Illumina NovaSeq X平台进行150bp双端测序,利用Trinity v2.15.1进行从头组装,结合BUSCO评估显示99.2%的完整性。

关键技术包括:1)跨发育阶段采样策略覆盖全生命周期转录动态;2)Trinity三模块(Inchworm-Chrysalis-Butterfly)组装流程处理短读长数据;3)CD-HIT-EST去冗余获得505,007个非冗余基因簇;4)DESeq2分析性别差异表达基因(DEGs);5)RT-qPCR验证关键靶基因。

转录组组装和注释
研究获得N50达4,232 bp的组装结果,预测75,895个平均长度1,079 bp的编码序列(CDS)。WD40结构域(参与蛋白互作)占比最高,与昆虫发育调控特征相符。

性别差异表达
比较雌雄成虫发现16,082个DEGs(雌性6,948个,雄性9,134个),主成分分析(PCA)显示90.5%变异源于性别差异。雄性高表达基因富集于精子发生相关通路(如TEX9、SPATA6),雌性则富集卵黄蛋白合成相关基因。

关键功能通路
1)解毒代谢:细胞色素P450家族(CYP6/9)和糖苷水解酶基因差异表达,解释宿主适应性;
2)肌肉发育:肌钙蛋白家族基因在雄性高表达,与飞行能力相关;
3)线粒体功能:SLC25转运蛋白家族呈现性别特异性表达模式;
4)表观调控:甲基转移酶(Methyltransf_25)域基因表达差异达13.4倍。

结论与意义
该研究构建了首个高质量的D. abbreviatus全生命周期转录组资源,揭示性别二态性的分子基础,特别是解毒代谢(xenobiotic metabolism)和激素调控通路的差异。发现的WD40结构域基因和CYP450家族靶点,为开发性别特异性RNAi防控策略提供理论依据。研究建立的跨阶段采样和分析框架,可推广至其他非模式农业害虫研究,推动从化学防治向分子精准防控的范式转变。

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