我所害虫综合治理研究室解析重要害虫瓜蓟马基因组

发布时间：2020年05月13日 08:42　　浏览次数：1489

我所害虫综合治理研究室完成了首个染色体水平的蓟马基因组组装、注释和进化分析。研究论文被国际知名刊物Molecular Ecology Resources接收。

蓟马是一类缨翅目（Thysanoptera）小型昆虫，体长在0.5-14毫米之间，多数种类体长仅1毫米左右。一些蓟马种类是重要的农业害虫，如西花蓟马Frankliniellaoccidentalis（Pergande）和瓜蓟马Thripspalmi（Karny）（图1）等，不但通过吸吮植物汁液对农作物造成危害，还传播番茄斑萎病毒Tospovirus。近些年来蓟马类害虫危害呈上升趋势，田间抗药性产生迅速，由于缺乏有效的防控措施，蓟马已成为农业生产上防控最为困难的害虫类群之一。

图1：瓜蓟马成虫（a）及在茄子（b）和黄瓜叶片（c）上的危害状

缨翅目蓟马和半翅目（Hemiptera）的木虱、粉虱、蚜虫、介壳虫和叶蝉昆虫等均为吸吮植物汁液的昆虫，两个类群在进化上是姐妹群的关系，构成了髁颚总目（Condylognatha）。虽然目前已经测定了多个半翅目种类的基因组序列，然而在7000多种蓟马中，仅见西花蓟马scaffold水平的基因组数据，且尚未正式发表。

瓜蓟马又称棕榈蓟马、节瓜蓟马，危害茄子、瓜类和豆类等多种蔬菜。该虫起源于南亚热带地区，上世纪70年代传入我国，目前已扩散至内蒙和东北等地区，成为温室蔬菜上的优势害虫。为开展瓜蓟马基因组测序，研究人员建立了一个瓜蓟马室内种群，收集了2000多头成虫和1000多头蛹，采用Illumina、PacBio测序平台和Hi-C技术获取了瓜蓟马基因组数据，通过团队搭建的分析流程完成了瓜蓟马染色体水平的基因组组装和注释（图2）。对蓟马、木虱、蚜虫和粉虱等昆虫的基因组进行比较分析发现，瓜蓟马代谢酶及热激蛋白基因家族发生明显扩张（图3），揭示了蓟马类昆虫适应寄主和环境的基因组特征及抗药性快速发展的遗传学机制。高质量瓜蓟马基因组的完成对于蓟马进化、传毒和防控等研究具有重要意义。

图2：瓜蓟马基因组评估（a）和Hi-C辅助组装获得16条基因连锁群（b）。

图3：蓟马、蚜虫、粉虱类昆虫重要基因家族数量比较

研究论文“Chromosome-level assembly of the melon thrips genome yields insights into evolution of a sap-sucking lifestyle and pesticide resistance”被国际知名刊物Molecular Ecology Resources接收，基因组数据可从NCBI数据库获取（BioProject PRJNA607431，GenBank序列号JABBCG000000000，https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/80472?genome_assembly_id=891718）。

郭韶堃（博士后，北京市农林科学院）为论文第一作者，负责基因组注释、基因家族注释、进化分析、转录组分析和论文初稿写作，论文共同作者曹利军博士负责基因组组装，研究生宋威参与基因组组装和基因家族注释分析，研究生石盼和高勇富负责供试种群的饲养、转录组建库和抗药性测定，宫亚军副研究员和陈金翠负责标本采集和抗药性测定，魏书军研究员与澳大利亚墨尔本大学Ary Hoffmann教授为共同通讯作者。

该项研究得到北京市农林科学院创新能力建设专项、北京市自然科学基金、北京市农林科学院-墨尔本大学害虫防控研究联合实验室、北方果树病虫害绿色防控北京市重点实验室项目的资助。