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植保所與浙江大學(xué)等團(tuán)隊(duì)聯(lián)合揭示平腹小蜂維持基因組穩(wěn)定與毒液快速演化的遺傳機(jī)制
10月27日，國際知名期刊Nature Communications（IF=17.69，中科院一區(qū)TOP）在線發(fā)表了由我院植保所李敦松研究員團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)昆蟲科學(xué)研究所葉恭銀團(tuán)隊(duì)合作完成的題為“Genomic signatures associated with maintenance of genome stability and venom turnover in two parasitoid wasps”的研究論文。浙江大學(xué)上海高等研究院/浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院葉昕海博士，浙江大學(xué)昆蟲所楊義博士，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所趙燦博士為共同第一作者。浙江大學(xué)昆蟲科學(xué)研究所葉恭銀教授和廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院李敦松研究員為本論文的通訊作者。
基因組測序與組裝顯示，兩種平腹小蜂的基因組大小在950 Mb左右，是目前已知的絕大多數(shù)膜翅目昆蟲基因組大小的2-4倍。平腹小蜂龐大的基因組特征與近期的LTR類轉(zhuǎn)座子擴(kuò)張有關(guān)。該蜂基因組中大量復(fù)制的piwi基因可能是基因組維持穩(wěn)定的關(guān)鍵。同時(shí)，結(jié)合毒液多組學(xué)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)基因選配（co-option）、基因復(fù)制后的新功能化（neofunctionalization）等進(jìn)化模型共同塑造了平腹小蜂毒液快速演化的格局。該研究還構(gòu)建了毒液基因的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)大量與毒液基因共表達(dá)的非毒液功能基因，這類非毒液基因在毒液快速演化中可能也扮演重要角色。
綜上，該研究展示了寄生蜂基因組應(yīng)對(duì)突如其來的轉(zhuǎn)座子爆發(fā)的演化策略，有助于進(jìn)一步研究維持基因組穩(wěn)定的分子機(jī)理，并對(duì)深入理解基因組大小演化有重要意義，完善了毒液基因的演化模型，對(duì)深入理解基因新功能的產(chǎn)生有重要價(jià)值。該論文還報(bào)道了兩種平腹小蜂的高質(zhì)量基因組信息，為害蟲生物防治研究提供了重要的基因信息資源。
論文通訊作者、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所李敦松研究員介紹表示：“平腹小蜂是蒲蜇龍?jiān)菏繌纳鲜兰o(jì)60年代開始研究的一類卵寄生蜂。經(jīng)過一代又一代昆蟲學(xué)家的接力研究，目前已形成了較成熟的平腹小蜂規(guī)?；敝澈吞镩g釋放技術(shù)，在果樹蝽類害蟲的生物防治方面效果顯著。該文使得平腹小蜂研究邁入基因組時(shí)代，這將更進(jìn)一步地推動(dòng)平腹小蜂用于害蟲生物防治研究?！?/p>
該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、國家荔枝龍眼產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目、中國博士后基金等資助。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-34202-y
論文背后的故事：https://ecoevocommunity.nature.com/posts/genomes-of-parasitoid-wasps-illuminate-evolutionary-strategies-for-maintaining-genome-stability-and-venom-turnover?channel_id=behind-the-paper
