《Mitochondrial DNA Part B》：The analysis of mitochondrial genome and new distribution of the invasive pest, Leptoglossus occidentalis (Heidemann, 1910)
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摘要
西部棕臭椿象（Leptoglossus occidentalis, Heidemann, 1910）（半翅目: Coreidae）是一种入侵物种，已入侵中国。本研究首次完成其完整线粒体基因组的测序与组装。结果显示，L. occidentalis的线粒
摘要
西部棕臭椿象（Leptoglossus occidentalis, Heidemann, 1910）（半翅目: Coreidae）是一种入侵物种，已入侵中国。本研究首次完成其完整线粒体基因组的测序与组装。结果显示，L. occidentalis的线粒体基因组包含13个蛋白编码基因(Protein-Coding Genes, PCGs)、22个转运RNA基因(tRNA)、2个核糖体RNA基因(rRNA)及一个非编码控制区，总长度为15,752 bp，A+T含量为72.9%。基于系统发育分析，L. occidentalis与L. membranaceus (Fabricius, 1781)为姐妹物种。此外，本研究记录了该物种在天津、陕西及广东省的新分布情况。
论文解读
西部棕臭椿象（Leptoglossus occidentalis, Heidemann, 1910）源自北美西部，是一种重要的入侵害虫，对松科植物尤其是松树果实造成显著经济损失。该物种在中国最早于2010年在天津港被截获，但长期未证实其定殖情况，直到近期在山东的黑松（Pinus thunbergiana）上发现其定殖。本研究旨在通过完整线粒体基因组测序，揭示其系统发育位置及在中国的新分布，为快速准确的物种识别和入侵扩散控制提供基础数据。
研究人员采集了来自天津市、广东省和陕西省的7个L. occidentalis标本，并提取其基因组DNA。使用Illumina NovaSeq 6000平台进行高通量测序，经过FastQC和fastp软件进行数据质量控制后，通过MitoZ v3.6进行线粒体基因组组装，并利用MITOS2在线平台和Geneious Prime进行初步注释和比对确认。系统发育分析采用13个蛋白编码基因(PCGs)构建数据矩阵，使用MAFFT进行序列比对和MACSE优化，随后通过Bayesian推断(Bayesian Inference, BI)和最大似然(Maximum Likelihood, ML)方法重建科级系统发育关系。
研究结果显示，L. occidentalis的线粒体基因组总长15,752 bp，包含13个PCGs、22个tRNA基因和2个rRNA基因，另有一个非编码控制区(D-loop)。基因排列与六足动物假设祖先模式一致，无基因重排。多数基因编码于J链，最短基因为trnA (62 bp)，最长基因为ND5 (1,713 bp)，存在13个基因重叠区及8个间隔区。蛋白编码基因起始密码子多为ATN，COX1使用TTG起始，终止密码子多数为TAA或TAG，部分基因使用不完全终止子(T或TA)。整体A+T含量为72.9%，呈明显AT偏向，其中ATP8的A+T含量最高达82.1%。22个tRNA除trnS1外均可折叠为典型三叶草结构，存在23处碱基错配。
系统发育分析表明，L. occidentalis与L. membranaceus为姐妹物种，其科内亲缘关系与形态学分类一致，并与Mictis、Pseudomictis、Molipteryx及Notopteryx具有高度亲缘关系，系统发育节点支持度极高。通过比较线粒体基因组序列，确定了其在Coreidae科的系统发育位置，为追溯其生物地理起源提供了基础，并为制定精准防控策略提供参考。
在讨论中，研究人员强调，L. occidentalis作为潜在外来入侵害虫，其在中国的新分布记录（天津、陕西和广东）首次确认了其定殖情况。完整线粒体基因组及系统发育分析不仅有助于快速鉴定物种，还为生物入侵监测和管理提供了分子依据，有助于评估其扩散风险及制定科学防控策略。本研究在《Mitochondrial DNA Part B》发表，展示了线粒体基因组在入侵物种监测中的应用价值。
技术方法概括：研究人员使用高通量Illumina测序平台测定线粒体基因组，利用MitoZ v3.6组装，MITOS2和Geneious Prime进行注释与比对，MAFFT和MACSE进行序列比对，BI与ML方法构建系统发育树，同时使用MEGA11和PhyloSuite分析核苷酸组成和密码子使用频率。
研究结果各部分：
1. **线粒体基因组特征**：完整长度15,752 bp，含13个PCGs、22个tRNAs、2个rRNAs及D-loop，基因排列保守，无重排。
2. **碱基组成与密码子使用**：A+T含量72.9%，偏AT，ATP8最高82.1%，常用密码子UUA。
3. **tRNA结构分析**：除trnS1外均为典型三叶草结构，存在少量错配碱基。
4. **系统发育分析**：L. occidentalis与L. membranaceus为姐妹种，Coreidae科内亲缘关系清晰，节点支持高。
5. **分布新记录**：首次在天津、陕西和广东发现该物种，确认其在中国的定殖。
研究结论：L. occidentalis的完整线粒体基因组提供了精准的物种鉴定依据，并揭示了其系统发育地位和生物地理起源。研究结果对外来入侵害虫的监测、风险评估及科学防控具有重要参考价值。
