農(nóng)學(xué)院葉恭銀教授團(tuán)隊(duì)完成對(duì)重要寄生蜂蝶蛹金小蜂基因組染色體水平組裝
? ? ? ?膜翅目昆蟲寄生蜂是自然界及農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的重要天敵資源昆蟲，它能成功寄生并殺死害蟲，在害蟲的自然控制中發(fā)揮有重要作用。金小蜂屬下物種豐富度極高，全球范圍內(nèi)已知種達(dá)485個(gè)。蝶蛹金小蜂Pteromalus puparum (Hymenoptera: Pteromalidae) 為該屬代表種。該蜂為內(nèi)寄生蜂，生殖力強(qiáng)，具有典型群居習(xí)性，寄主范圍廣，可寄生粉蝶科、鳳蝶科、蛺蝶科等重要農(nóng)林害蟲。蝶蛹金小蜂是世界性十字花科蔬菜重要害蟲菜粉蝶Pieris rapae?(Lepidoptera: Pieridae) 蛹期優(yōu)勢(shì)寄生蜂，是全球范圍內(nèi)菜粉蝶有效的生物控害因子，其田間寄生率可高達(dá)90%以上。同時(shí)，“蝶蛹金小蜂-菜粉蝶蛹”系統(tǒng)也成為研究寄生蜂與寄主害蟲間相互作用的理想模型。有鑒于此，完成該蜂基因組測序與精細(xì)組裝，將有助于學(xué)者從分子水平對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步深入研究。
農(nóng)學(xué)院昆蟲科學(xué)研究所葉恭銀教授團(tuán)隊(duì)采用Illumina短讀長、PacBio長讀長以及Hi-C輔助組裝技術(shù)相結(jié)合的方法，完成對(duì)蝶蛹金小蜂基因組高質(zhì)量測序及染色體水平組裝。該研究成果于2020年06月20日在國際知名分子生態(tài)學(xué)期刊《Molecular Ecology Resources》在線發(fā)表。博士生葉昕海、嚴(yán)智超博士、博士生楊義為論文共同第一作者，浙江大學(xué)葉恭銀教授與方琦副教授、美國羅徹斯特大學(xué)John H. Werren教授為本文共同通訊作者。此外，浙江大學(xué)李飛教授、姚洪渭副教授及美國密蘇里大學(xué)宋齊生教授等亦共同參與完成此項(xiàng)研究工作。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)國際(地區(qū))合作研究項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等資助。
該研究發(fā)現(xiàn)，蝶蛹金小蜂基因組大小為338Mb，contig N50為38.7 kb，scaffold N50為1.16 Mb。通過Hi-C輔助組裝方法將scaffolds拼裝至5條染色體上，并將scaffold N50值提升至65.8 Mb，大于96%的組裝堿基被定位至染色體?；蚪M組裝及注釋質(zhì)量高，分析可檢測到98%的BUSCO基因集。該基因組中共含重復(fù)序列135.6 Mb，占總基因組大小的40.1%，共注釋獲得14946個(gè)蛋白編碼基因。完成雌蜂毒液蛋白編碼基因注釋，并將其定位至相應(yīng)染色體上，染色體繪圖結(jié)果顯示，毒液絲氨酸蛋白酶、胰脂肪酶相關(guān)蛋白、犬尿氨酸-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨酶等3個(gè)家族基因成串聯(lián)排列，存在基因擴(kuò)增現(xiàn)象。該蜂P450家族基因極顯著擴(kuò)張，共形成12個(gè)基因簇。此項(xiàng)研究是昆蟲基因組染色體水平組裝的極好范例，并將為寄生蜂分子生物學(xué)、系統(tǒng)進(jìn)化及生物防治相關(guān)研究提供有價(jià)值的資源。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1755-0998.13206
圖1 蝶蛹金小蜂基因組概覽圖
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