染色体水平基因组组装揭示石蛾Stenopsyche angustata的适应性进化机制

本研究通过Illumina二代测序、PacBio三代测序和Hi-C技术，成功构建了石蛾Stenopsyche angustata染色体级别基因组（510.47 Mb，N50=39.81 Mb），锚定至13条假染色体，鉴定出10,699个蛋白编码基因和44.92%重复序列。该研究为理解毛翅目昆虫水下丝蛋白分泌机制和淡水环境适应性进化提供了重要分子基础，填补了该物种基因组空白。

在淡水生态系统中，毛翅目昆虫（Trichoptera）作为水生昆虫的第二大目，其独特的筑巢行为和水下丝蛋白分泌机制长期吸引着进化生物学家的目光。其中Stenopsyche angustata以其体型硕大、偏好急流环境的特性，成为研究水生昆虫适应性进化的理想模型。然而，由于缺乏高质量基因组参考序列，制约了对其生态适应分子机制的深入探索。这项发表在《Scientific Data》的研究，首次完成了该物种染色体级别的基因组解析，为揭开毛翅目昆虫淡水适应性进化之谜提供了关键数据支撑。

研究团队采用多组学技术联用策略：从广西壮族自治区北仑河采集野生幼虫样本，通过PacBio长读长测序（180.9×覆盖度）结合Hi-C染色体构象捕获技术（96.6×覆盖度）进行全基因组测序；利用wtdbg2软件进行从头组装，ALLHiC流程实现染色体锚定；采用整合策略（同源比对与从头预测）完成基因注释，并通过BUSCO（98.8%完整度）和CEGMA（92.74%覆盖率）评估基因组质量。

【基因组特征】最终获得510.47 Mb基因组，包含13条假染色体（锚定率99.63%），scaffold N50达39.81 Mb。重复序列占比44.29%，其中LTR反转座子（36.59%）和DNA转座子（7.21%）为主要类型。Hi-C互作图谱显示清晰的染色体内相互作用模式，证实组装准确性。

【基因注释】预测到10,699个蛋白编码基因（97.7%注释率），功能注释显示82%基因具有Pfam结构域，95.9%基因获得InterPro注释。非编码RNA鉴定到1,004个，包括156个miRNA和649个tRNA。Circos图谱显示基因密度与重复元件在染色体上的不均匀分布，12号染色体同时具有高GC含量（38.7%）和高基因密度。

【比较基因组学】与已测序的Himalopsyche anomala和Eubasilissa splendida相比，S. angustata基因组大小缩减约15%，但核心基因家族扩张显著，特别是与丝蛋白分泌相关的fibroin基因家族。转座子爆发事件分析表明，LTR扩增发生在约200万年前，与东亚季风强化时期吻合。

这项研究构建了迄今最完整的石蛾基因组参考图谱，揭示其基因组收缩与功能基因特化的进化特征。特别在12号染色体发现丝蛋白基因簇的显著扩张，为解析水下粘性丝蛋白（adhesive silk）的分子机制提供新线索。研究者指出，该基因组将助力于：（1）揭示毛翅目幼虫筑巢行为的遗传基础；（2）解析水生昆虫对急流环境的适应机制；（3）开发仿生水下粘合材料。数据已存入CNGB（CNP0006490）和GenBank（JBPJGE000000000），为后续比较基因组学研究奠定基础。