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JIA | 江苏师范大学生命科学院李宗芸教授团队联合广西农科院玉米研究所陈天渊研究员团队首次破译了甘薯小象甲基因组密码

滑金锋 农业科学微平台 2023-03-27

甘薯小象甲是甘薯生长期和储藏期危害最为严重的检疫性害虫,分布在全球的热带和亚热带地区。研究发现,随着全球气温变暖、世界甘薯生产和进出口贸易的增加,甘薯小象甲有逐渐向高纬度迁移的灾变趋势,但由于缺乏高质量参考基因组,甘薯小象甲环境适应性基因挖掘效率较低,快速入侵性分子机制解析不够。


近期,江苏师范大学生命科学学院甘薯功能基因组学与生物强化创新团队联合广西农业科学院玉米研究所甘薯遗传育种与应用团队完成的题为“Chromosome-level genome assembly of Cylas formicarius provides insights into its adaptation and invasion mechanisms”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文),JIA) 2023年3期正式发表

该研究以甘薯小象甲为材料,利用Illumina、PacBio测序和Hi-C技术,组装了甘薯小象甲染色体水平的高质量基因组序列,揭示了甘薯小象甲基因组的结构特征和进化地位,阐明了其适应性及快速入侵的分子机制,解决了甘薯小象甲分子遗传学和功能基因组学无参考数据问题,为甘薯小象甲基础理论研究提供了数据平台。


组装完整的甘薯小象甲基因组大小为338.84 Mb,ContigN50和ScaffoldN50大小分别为13.21 Mb和34.23 Mb。GC含量为35.23%。重复序列为157.51 Mb。编码蛋白质基因11907 个。共有337.06 Mb的基因组序列被定位到11条染色体上,其中能够确定顺序和方向的序列长度为333.79 Mb,占定位染色体序列总长度的99.03%。比较基因组学分析表明,甘薯小象甲和中欧山松大小蠹的祖先在1.87亿年前从光肩星天牛的共同祖先分化而来,而甘薯小象甲约在1.38亿年前从中欧山松大小蠹的共同祖先分化而来。
手工注释了一系列甘薯小象甲嗅觉识别相关基因,其中CforORs 154个、CforIRs 39个、CforGRs 46个、 CforOBPs 36个、CforCSPs 13个和CforSNMPs 4个。大多数已鉴定的CforOBPs中Minus-C亚家族的OBPs得到了大量扩展,其余的基因属于Classic-C亚家族,呈现单独分支或小范围辐射分布。5个OBPs被鉴定为Plus-C亚家族。36个CforOBPs中的27个基因在触角中表达量较高,其中有3个基因在口器中表达量也较高。竞争性结合试验显示CforOBP4-6与性信息素亲和性较强。此外,CforOBP4-6分别与4、6和8种常规植物挥发物具有很高的亲和性。甘薯小象甲CforORs基因遵循昆虫化学感受器典型的频繁同源辐射模式,分布在鞘翅目昆虫除了4/6组外的所有7个组中,其中第7组进行了大量的扩张。并且,在甘薯小象甲中有一个新的ORs基因组群被鉴定,被划分为第8组群。许多甘薯小象甲ORs基因是串联同源基因,并来源于最近的基因扩张。


江苏师范大学甘薯功能基因组学与生物强化创新团队为该论文第一完成单位,江苏师范大学博士研究生滑金锋为论文的第一作者,江苏师范大学李宗芸教授、国家甘薯研究中心马代夫研究员和滑金锋博士为论文的共同通讯作者。江苏师范大学张磊博士、韩永华教授和勾晓婉博士、广西农业科学院玉米研究所陈天渊研究员、黄咏梅研究员和李彦青副研究员参与了本研究。研究获得广西自然科学基金、广西农业科学院基本科研业务专项、财政部和农业农村部:国家现代农业产业技术体系项目和江苏省高等学校重点学科建设专项的资助。


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https://doi.org/10.1016/j.jia.2‍02‍2‍.‍0‍8‍‍‍‍‍.0‍2‍7

Cite the article:

HUA Jin-feng, ZHANG Lei, HAN Yong-hua, GOU Xiao-wan, CHEN Tian-yuan, HUANG Yong-mei, LI Yan-qing, MA Dai-fu, LI Zong-yun. 2023. Chromosome-level genome assembly of Cylas formicarius provides insights into its adaptation and invasion mechanisms. Journal of Integrative Agriculture, 22(3): 825-843.



Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 由中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院与中国农学会主办,中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊,月刊。创刊于2002年,现任主编为中国工程院院士、中国农业科学院副院长王汉中。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.384,位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。

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