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湖南农大公布稻秆潜蝇基因组序列

新闻来源:湖南科技报    记者:许治远

本报讯 8月31日,记者从湖南农业大学植物保护学院获悉,该院与多家单位合作在Nature(《自然》)子刊Communications Biology(《通讯生物学》)发表研究论文,湖南农业大学为该论文第一完成单位。该论文完成了稻秆潜蝇基因组测序拼接及序列分析工作,在全球首次完成及公布稻秆潜蝇染色体水平基因组序列,并探究了近年来稻秆潜蝇在部分稻区暴发危害的内在原因。

稻秆潜蝇此前主要在高海拔丘陵山区危害水稻。近年来,我省稻秆潜蝇发生区域逐年扩大,危害程度逐年加重,呈现由高海拔向低海拔稻区扩散危害的趋势。该虫可使中稻减产10%~30%,严重者可致失收。稻秆潜蝇近年来每年在我省发生500万亩以上,目前该虫在我省局部区域已从水稻次要害虫上升为主要害虫。但有关稻秆潜蝇暴发危害的内在分子机制仍然不清楚。

研究团队通过全基因组分析结合基因表达调控研究,揭示了稻秆潜蝇暴发成灾的内在机制。研究人员利用Illumina和PacBio数据与Hi-C映射技术相结合,通过辅助组装技术进一步组装成4条染色体的基因组,挂载率超过93%,获得了稻秆潜蝇高质量的基因组序列,对于后续功能基因的研究具有重要参考价值。

在此基础上,研究人员利用高通量RNA测序分析了稻秆潜蝇幼虫在热胁迫条件下的基因表达变化,发现热激蛋白基因家族hsp83、hsp70、hsp68等在热胁迫响应中发挥重要作用,从热适应的角度解释了稻秆潜蝇在部分山区半山区稻区暴发危害的原因。同时,研究团队分析了与杀虫剂代谢相关的解毒酶家族基因,明确了P450、GST等家族基因的系统发育关系,分析了解毒酶家族基因染色体挂载及基因扩张收缩情况。最后,研究团队利用RNA干扰技术研究了昆虫生殖发育过程中重要的激素信号通路:保幼激素信号通路(JH)、蜕皮激素信号通路(20E)、胰岛素信号通路及营养信号通路中关键基因(Met、Kr-h1、USP、InR、FOXO等)对稻秆潜蝇卵巢发育的影响。

该研究有助于分析温度和海拔等外部因素对稻秆潜蝇适合度的影响,从温度适应、杀虫剂代谢及生殖策略等方面解析了稻秆潜蝇暴发危害的机制。同时也为稻秆潜蝇抗药性治理、寻找新的杀虫靶标并开发绿色农药提供新思路。

□本报记者 许治远通讯员 周艾琳

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