• 发布日期：2022-10-31
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​子科生物报道：2022年10月27日，浙江大学农业与生物技术学院叶恭银教授团队联合广东省农科院植保所等团队在Nature Communications发表题为为“Genomic signatures associated with maintenance of genome stability and venom turnover in two parasitoid wasps”的研究论文，揭示了寄生蜂维持基因组稳定与毒液快速演化的基因组特征。同时，该论文还报道了两种平腹小蜂的高质量基因组信息，为生物防治研究提供了重要的基因信息资源。

寄生蜂是一类生物多样性极其丰富的昆虫，是研究演化生物学的理想模型。对它们的比较基因组学研究对揭开各种神奇性状演化的秘密及丰富人们对物种演化的认识具有重要的意义。该文的研究对象平腹小蜂是一类优良的卵寄生蜂，也是寄生性天敌昆虫中已具有成熟的规模化繁殖技术和田间释放技术，并成功应用于害虫防治的天敌昆虫之一，在防治果树蝽类害虫方面效果显著。但是，迄今对其有效控制害虫的基因水平认识尚明显不足。

团队通过基因基因组测序与组装明确，日本平腹小蜂Anastatus japonicus和麻纹蝽平腹小蜂A. fulloi的基因组大小在950 Mb左右，是目前已知的绝大多数膜翅目昆虫基因组大小的2~4倍。进一步研究表明，平腹小蜂庞大的基因组特征与近期的LTR类转座子扩张有关。同时，注意到该蜂基因组中有大量完整的转座元件存在，这可能意味着这些元件仍具转座活性，并对基因组的稳定性造成威胁。对该蜂基因组应对这些潜在威胁基因组稳定性因素的演化特征探究，发现与piRNA相关的Piwi基因发生了大量扩增，并且在各发育阶段和各组织间广泛表达。此外，结合小RNA测序数据，进一步证实了piRNA对转座子的抑制作用。同时，结合毒液多组学数据，还对2种平腹小蜂的毒液基因的快速演化机理进行了研究，发现基因选配（co-option）、基因复制后的新功能化（neofunctionalization）等进化模型共同塑造了平腹小蜂毒液快速演化的格局，其中基因选配具主要作用。此外，该研究还构建了毒液基因的调控网络，发现大量与毒液基因共表达的非毒液功能基因，并明确这类非毒液基因在毒液快速演化中可能也扮演重要角色（图1）。总之，该研究展示了寄生蜂基因组应对突如其来的转座子爆发的演化策略，有助于进一步研究维持基因组稳定的分子机理，并对深入理解基因组大小演化有重要意义。同时，有关寄生蜂毒液快速演化的发现完善了毒液基因的演化模型，对深入理解基因新功能的产生有重要价值。

浙江大学叶昕海博士、杨义博士及广东省农科院植保所赵灿博士为共同第一作者，浙江大学昆虫科学研究所叶恭银教授和广东省农科院植保所李敦松研究员为本论文的通讯作者。浙江大学计算机学院/浙江大学上海高等研究院吴飞教授、浙江大学昆虫所方琦副教授、肖山博士、熊时姣博士、赵现馨博士、罗切斯特大学孙禹博士，浙江省农科院徐红星研究员等参与了此项研究。该研究工作得到了国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金青年项目、国家荔枝龙眼产业技术体系项目、中国博士后基金等资助。

图1 平腹小蜂毒液相关网络模块的演化