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草地贪夜蛾染色体基因组已经被揭示,离有效防治还远?

鑫多T网  2022-05-09 22:37:10

草地贪夜蛾是联合国粮农组织全球预警的跨国界迁飞性农业重大害虫,已经对全球近100个国家造成了农作物危害。今年5月,深圳华大生命科学研究院和云南农业大学共同牵头,联合中国科学院动物研究所、广东省农科院、青岛农业大学等多个单位共同成立研究小组,对入侵中国的“草地贪夜蛾”进行全基因组测序研究,仅用25天,从害虫采样到论文发表,我国首次在全球完成对这种外来入侵者染色体级别的基因测序与组装,全球首次公布了草地贪夜蛾的高质量染色体水平的基因组,相关研究内容《Chromosome level draft genomes of the fall armyworm, Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), an alien invasive pest in China》已经于6月14日在BioRxiv上进行了预印刊载。

由于在当前的防治过程中发现,草地贪夜蛾有明显的抗药性,而我国目前还没有防治该害虫的登记农药,因此草地贪夜蛾已对我国当前的农业及粮食生产安全造成了严重威胁。如何通过包括基因组学在内的前沿科学研究,加深对该物种的认识,从而找到根源上防治该侵入物种的关键路径。虽然联合研究组制订的整体研究计划还在进一步开展中,但目前在基因组测序方面取得的进展已经为该害虫的防治工作提供了一定的可借鉴信息。在构建的草地贪夜蛾基因组上,研究团队在该物种的12,516个基因家族发现了细胞色素p450和谷胱甘肽巯基转移酶两个基因家族严重扩张,其中细胞色素p450基因家族与解毒功能密切相关,推测主要控制其高度杂食性,而谷胱甘肽巯基转移酶基因家族与抗药性密切相关,推测主要驱动其农药抗性。

除了解释草地贪夜蛾高耐药性的可能分子机制之外,基因组数据还提供了其更加精细的类别信息。已有研究表明,草地贪夜蛾包括主要以玉米为食的类型(C型)和主要以水稻为食的类型(R型),通过对本次研究目前已经测序的四个个体展开分析,研究组发现入侵中国的草地贪夜蛾种群有C和R两种类型,确定有非洲入侵,但不排除有其他地区入侵。在测序的四只草地贪夜蛾中(2只广东、2只云南),通过分析Tpi基因的第4外显子的8个决定型别的分子标记,3个个体属于C型(2个云南,1个广东),1个个体(广东)可能属于R型。同时通过构建基于该基因第四外显子的系统发育树,也支持该鉴定结果,进一步分析结果表明属于R型的广东个体的单倍型为非洲特有。因此,对其型别的分析,对草地贪夜蛾的防治提出了警示,需要防范不同型别可能带来的不同危害。

目前,研究组完成的全球首个草地贪夜蛾染色体级别的基因组,已经在基因组数据共享平台——国家基因库生命大数据平台(CNGBdb)CNP0000513 (https://db.cngb.org/cnsa/)上公开,可供研究者下载使用。高质量的基因组数据能够加速后续科学研究,联合研究组正在开展针对草地贪夜蛾的进一步研究,包括进一步的抗农药分子机制研究等,同时研究组也希望同国内更多相关的科研院所进一步开展合作,充分发掘、利用基因组数据,推动草地贪夜蛾的科学防治,提高防治效率,降低其可能造成的危害。

中国农业科学院6月17日消息中指出该院深圳农业基因组研究所的一项研究日前首次揭示出,迁飞进入我国的草地贪夜蛾群体是来源于美国佛罗里达州的地理种群。这一研究成果对我国草地贪夜蛾风险评估、精准监测和科学防控有重要指导意义。

(来源:iNature、科技日报、新华网)

编辑:翁德民


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