在奇妙的昆虫世界里，鳞翅目昆虫家族庞大且多样，其中螟蛾科（Crambidae）更是种类繁多，许多成员还是影响农作物和储存食物的重要害虫。绿纹丛螟（Parotis chlorochroalis）属于螟蛾科禾螟亚科（Spilomelinae），凭借独特的绿色或黄绿色体色在家族中独树一帜。然而长期以来，这个属的昆虫却备受科研冷落，对其研究大多停留在物种鉴定和分类修订层面。由于缺乏全基因组层面的分子资源，科学家们难以深入探究绿纹丛螟的进化历程、适应环境的独特机制，以及它在整个鳞翅目家族中的系统发育关系，就像在黑暗中摸索，始终找不到那扇通向真相的大门。
为了打破这一困境，中国科学院动物研究所、中国科学院大学、井冈山大学生命科学学院的研究人员携手开启了一场基因组探秘之旅。他们的研究成果发表在《Scientific Data》上，为我们揭开了绿纹丛螟神秘的基因组面纱。
研究人员开展了绿纹丛螟染色体水平基因组的测序、组装、注释及分析工作。最终成功获得了绿纹丛螟的染色体水平基因组，这一成果意义非凡，不仅为深入了解绿纹丛螟提供了关键线索，还为其他鳞翅目昆虫的基因组研究搭建了重要的基石，推动了整个昆虫基因组学领域的发展。
在研究过程中，研究人员运用了多种前沿技术。样本采集方面，他们在云南西双版纳热带植物园，用灯光诱捕法收集绿纹丛螟成虫，精心挑选合适样本用于后续实验。测序技术上，结合 PacBio Hi-Fi 长读长测序、Illumina 短读长测序以及 Hi-C 技术，获取海量数据。通过这些数据，他们完成基因组组装，并利用多种软件进行注释和分析，从不同层面挖掘基因组信息。
下面来详细看看研究结果：
- 基因组组装与特征：研究人员先是利用短读长 k-mer 分布策略估算出绿纹丛螟基因组大小约为 460.17Mb。经过一系列复杂的组装和优化流程，最终得到的染色体水平基因组大小为 456.23Mb，包含 31 条染色体。这个基因组的完整性高达 96.1%，各项指标显示其质量上乘，为后续精确分析奠定了坚实基础。此外，研究还发现该基因组中约 39.85%（181.82Mb）是重复序列 ，且转座元件（TEs）在近期有明显的扩张迹象，这对于理解基因组的动态变化和进化具有重要意义123。
- 基因注释：研究人员对非编码 RNA（ncRNAs）和蛋白质编码基因（PCGs）等进行全面注释。共识别出 817 个 ncRNAs，包括 rRNA、miRNA 等多种类型，它们在基因表达调控等过程中发挥着关键作用。通过多种预测策略，最终注释出 16,299 个 PCGs，且大部分基因都获得了功能注释，这为深入研究基因功能和生物学过程提供了丰富信息45。
- 系统发育与基因家族进化：通过对 26 种鳞翅目昆虫的 PCG 序列进行分析，构建出系统发育树。结果显示，绿纹丛螟与稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis）亲缘关系较近，且螟蛾科的 6 个物种聚为一个分支，这与以往研究结论相契合。进一步分析发现，绿纹丛螟有 820 个基因家族发生扩张，1,449 个发生收缩，其中 39 个家族经历快速进化 。这些基因家族在昆虫的发育、代谢和适应性进化等方面发挥着重要作用，为揭示绿纹丛螟独特的生物学特性提供了分子层面的解释67。
- 染色体共线性：研究人员将绿纹丛螟基因组与家蚕（Bombyx mori）和甘蔗条螟（Diatraea saccharalis）的基因组进行比较。发现绿纹丛螟与家蚕、甘蔗条螟分别存在 80 个和 99 个保守的共线性区块 ，并且明确了不同物种间染色体的对应关系和变化情况。这对于研究物种间的染色体进化和遗传关系提供了直观的证据，让我们更清晰地看到物种在进化长河中的染色体演变轨迹8。
综合上述研究结果，研究人员成功绘制出绿纹丛螟的基因组蓝图，揭示了其基因组特征、基因家族进化规律以及染色体共线性关系。这些发现为深入研究绿纹丛螟的进化、生态适应性和系统发育提供了宝贵的数据资源和理论依据 。同时，也为其他鳞翅目昆虫的基因组研究提供了重要参考，有助于我们更好地理解整个鳞翅目昆虫家族的生物学奥秘，为害虫防治、生物多样性保护等实际应用领域开辟了新的思路和方向。
生物通微信公众号
