《Biology》：Genomic Identification and Comparative Characterization of Chemosensory Genes in Two Walnut Pests
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Conogethes punctiferalis（云斑螟，广食性）与Atrijuglans aristata（核桃举肢蛾，专食性）是中国核桃果实的两大主要害虫。化学感受基因在昆虫宿主定位与交配中具关键作用，是害虫管理研究的潜在靶点。然而两物种均未进行全基因组尺
Conogethes punctiferalis（云斑螟，广食性）与Atrijuglans aristata（核桃举肢蛾，专食性）是中国核桃果实的两大主要害虫。化学感受基因在昆虫宿主定位与交配中具关键作用，是害虫管理研究的潜在靶点。然而两物种均未进行全基因组尺度化学感受基因家族鉴定，且跨物种比较常受注释质量与方法差异干扰。研究人员采用统一基因组注释与基因家族鉴定流程，系统表征两物种的嗅觉受体(OR)、味觉受体(GR)、气味结合蛋白(OBP)与化学感受蛋白(CSP)基因，并分析其理化性质、染色体分布与系统发育。基因组注释分别在C. punctiferalis与A. aristata中鉴定13,236与14,083个蛋白质编码基因，BUSCO完整性达94.6%与94.5%。C. punctiferalis获121个候选化学感受基因（46 OR、23 GR、32 OBP、20 CSP），A. aristata获137个（65 OR、26 GR、28 OBP、18 CSP）；A. aristata的OR数（65）显著多于C. punctiferalis（46）。两物种均含单个保守ORco，C. punctiferalis与A. aristata分别含3和4个信息素受体(PR)基因。化学感受基因于染色体上呈分散或串联排列，各家族聚入保守功能分支。该研究为比较化学感受进化提供可靠基础，并给出供后续功能验证的候选基因目录。
研究背景与立项依据：核桃(Juglans regia)为中国重要经济树种，产量居世界首位，但云斑螟(C. punctiferalis，广食性)与核桃举肢蛾(A. aristata，专食性)是核桃果实主要生物限制因子，自2018年云斑螟取代核桃举肢蛾成为优势害虫。化学感受机制调控宿主定位、求偶与产卵等行为，涉及嗅觉受体(OR)、味觉受体(GR)、气味结合蛋白(OBP)与化学感受蛋白(CSP)等家族协同作用。已有研究指出广食性昆虫化学感受基因（尤其GR）常多于专食性，但不同注释流程可致家族计数偏差高达15倍，且两核桃害虫缺乏全基因组尺度系统鉴定与同标准比较。为此，研究人员基于已发表染色体级基因组，使用统一流程重注释并鉴定四大化学感受家族，以排除方法学偏倚，提供可比较的候选基因集。
主要技术方法：研究人员从NCBI获取C. punctiferalis(GCA_031163375.1)与A. aristata(GCA_046579625.1)基因组组装及对应转录组（雌成虫触角/头部等组织SRA数据）；用EGAPx v0.2-alpha统一注释，BUSCO v5.4.7(insecta_odb10)与OMArk v0.4.1评估完整性；以“最长转录本”代表每基因，联合BLASTP(e≤1×10-5)同源检索与HMMER hmmsearch(Pfam域：OR PF02949/PF13853、GR PF06151/PF08395、OBP PF01395、CSP PF03392)交叉筛选候选；TMHMM预测OR/GR跨膜域，SignalP 6.0预测OBP/CSP信号肽，Biopython算理化参数；染色体定位由GFF提取经Python绘图；系统树用MUSCLE比对、trimAl修剪、IQ-TREE 2建最大似然树(OR/GR: VT+F+R8，OBP: LG+R4)，并以近缘基因作根；RNA-seq(HISAT2-StringTie-featureCounts)定量表达。
研究结果
3.1 两物种基因组注释统计：统一流程注释C. punctiferalis 13,236基因（均长24,234.7 bp）、A. aristata 14,083基因（均长21,951.9 bp）；BUSCO完整度94.6%与94.5%，OMArk在Obtectomera谱系完整度92.48%与92.84%，一致性89.76%与89.17%，无污染信号，满足下游分析。
3.2 化学感受基因家族鉴定：C. punctiferalis获122个初选（含1假基因CpunOR74），计121候选（46 OR、23 GR、32 OBP、20 CSP）；A. aristata获137候选（65 OR、26 GR、28 OBP、18 CSP）。两物种GR/OBP/CSP数量接近，但A. aristata多19个OR。
3.3 特征分析与染色体定位：OR平均长C. punctiferalis 398.13 aa、A. aristata 357.00 aa，95.65%与90.77%含跨膜螺旋；GR平均约375 aa，含1–9跨膜域；OBP具N端信号肽（A. aristata 85.71%、C. punctiferalis 65.63%），亲水(GRAVY负)；CSP更短（约134–138 aa），具信号肽。基因在染色体上分散或串联（如C. punctiferalis OBP在Chr12/Chr18串联，A. aristata OR在Chr10含4串联），基因数与染色体长度无关(p>0.05)。
3.4 系统发育分析：两物种各含1保守ORco；C. punctiferalis有3 PR(CpunOR1/2/5)、A. aristata有4 PR(AariPR1–4)，余为常规OR，A. aristata多余OR属常规OR。GR分CO2、糖、果糖、苦4支，苦受体支最大（C. punctiferalis 7、A. aristata 9）。OBP中C. punctiferalis有5 PBP+2 GOBP，A. aristata有2 PBP+2 GOBP，PBP/GOBP成单系姊妹群。CSP基序分析示Motif 1/2/3/6在C. punctiferalis保守，Motif 4在A. aristata全保留。表达上C. punctiferalis 42/46 OR、A. aristata 14/65 OR转录活跃。
讨论部分总结：统一注释使两物种基因数较旧注释减约38%，均长倍增，提示EGAPx整合了碎片模型。化学感受家族大小不严格随食性广度增减——专食性A. aristata的OR与GR反而多于广食性C. punctiferalis，与Papilionidae专食性多于广食性现象一致，说明家族扩张受谱系特异出生-死亡模型与生态选择（如A. aristata后足鳞饰暗示特化化学生态位）共同塑造。串联/分散分布反映串联重复与长期独立演化。A. aristata OR冗余多为常规OR而非PR，提示其或对核桃挥发物（β-水芹烯、胡桃醌等）细分辨识；C. punctiferalis多PBP可能适配多宿主交配通讯。基因数≠功能优势，需对接配体实验验证。
结论翻译：本研究以统一流程对广食性C. punctiferalis与专食性A. aristata进行基因组注释与化学感受基因家族鉴定，分别注释13,236与14,083蛋白质编码基因（BUSCO 94.6%/94.5%），鉴定121与137个候选化学感受基因（OR 46/65、GR 23/26、OBP 32/28、CSP 20/18），A. aristata OR显著居多；染色体呈串联/分散分布，各家族聚入保守分支。结果为两核桃害虫提供基因组资源与候选基因目录，支撑后续功能验证及环境友好型防控策略开发。论文发表于《Biology》。
