橘小實(shí)蠅（Bactrocera dorsalis）是世界重大入侵害蟲(chóng)，可危害250余種果蔬，被列入我國(guó)首批重點(diǎn)管理外來(lái)入侵物種名錄。橘小實(shí)蠅宿主廣且定殖傳播力強(qiáng)，與其他實(shí)蠅類害蟲(chóng)競(jìng)爭(zhēng)易成為優(yōu)勢(shì)種，一旦傳入非疫區(qū)將造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重威脅生物安全。目前橘小實(shí)蠅已在全球六大洲至少65個(gè)國(guó)家造成危害，而其基因組信息的缺乏使得相關(guān)防控研究難以進(jìn)一步開(kāi)展。
本研究借助三代PacBio和HiC等測(cè)序技術(shù)，構(gòu)建了高質(zhì)量染色體水平的橘小實(shí)蠅基因組，最終組裝大小為542.04 Mb，contigN50=1.12Mb。比較基因組研究發(fā)現(xiàn)橘小實(shí)蠅的特有基因家族以及發(fā)生擴(kuò)張的基因家族，主要富集在與新陳代謝和防御響應(yīng)相關(guān)的通路中，其中DDE超家族核酸內(nèi)切酶、熱休克蛋白Hsps、嗅覺(jué)受體ORs等基因家族在橘小實(shí)蠅中發(fā)生顯著擴(kuò)張。
圖1?橘小實(shí)蠅基因組共線性分析圖
作者進(jìn)一步結(jié)合不同逆境條件處理下的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，分析推測(cè)出橘小實(shí)蠅中熱休克蛋白的相對(duì)穩(wěn)定高表達(dá)是其快速適應(yīng)逆境的內(nèi)在機(jī)制。并發(fā)現(xiàn)在高溫條件下，p38 MAPK通路關(guān)鍵基因表現(xiàn)為應(yīng)激性高表達(dá)，表明p38MAPK信號(hào)通路在橘小實(shí)蠅快速適應(yīng)新環(huán)境的過(guò)程中發(fā)揮重要作用，并且可能是橘小實(shí)蠅在非生物脅迫下維持穩(wěn)態(tài)機(jī)制的核心。
此外，橘小實(shí)蠅基因組中存在大量的基因復(fù)制事件，DDEs中約三分之一的基因發(fā)生片段復(fù)制（segmental duplication），推測(cè)其與橘小實(shí)蠅復(fù)合體的形成密切相關(guān)。
本研究構(gòu)建的高質(zhì)量橘小實(shí)蠅基因組，將有助于進(jìn)一步深入了解其復(fù)雜的種群結(jié)構(gòu)，并對(duì)于全面了解害蟲(chóng)對(duì)逆境的耐受機(jī)制，制定創(chuàng)新的害蟲(chóng)防治策略具有重要的科學(xué)意義和理論依據(jù)。
圖2?橘小實(shí)蠅p38 MAPK信號(hào)通路
圖3?橘小實(shí)蠅熱休克?蛋白基因家族分析
中國(guó)檢科院植物檢疫研究所姜帆副研究員為本論文的第一作者，朱水芳研究員為通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)檢科院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目的資助。
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