破譯農業害蟲粘蟲染色體級基因組密碼：為害蟲防治策略升級提供關鍵助力

研究背景

在廣袤的農田里，有一種害蟲正悄無聲息地威脅著農作物的生長，它就是粘蟲（Mythimna separata）。粘蟲堪稱農業界的 “破壞大王”，憑借著強大的遷飛能力和不挑食的習性，所到之處，水稻、玉米、小麥等眾多農作物都難逃厄運。在亞洲和澳大利亞的大片農田中，常常能看到它肆虐的身影，給農業生產帶來了巨大損失。

隨著全球氣候的變化、農作物種植模式的調整，粘蟲也在不斷進化，適應新環境的能力越來越強。以往有限的研究成果，難以深入揭示粘蟲的奧秘，現有的防治手段也逐漸跟不上它的變化。為了守護農田，保障糧食安全，開展對粘蟲更深入的研究迫在眉睫。

中國農業科學院深圳農業基因組研究所的研究人員勇挑重擔，開啟了對粘蟲染色體級基因組組裝的研究之旅。他們的研究成果發表在《Scientific Data》雜志上，為農業害蟲防治帶來了新的希望。

研究方法

研究人員從中國農業科學院深圳農業基因組研究所飼養的粘蟲近交系中選取樣本，涵蓋多個發育階段。在研究過程中，主要運用了 Illumina 測序、PacBio HiFi 測序和 Hi-C 測序這幾種關鍵技術。通過這些技術，他們獲取了大量的基因組數據，為后續的研究奠定了堅實基礎。

研究結果

1. 高質量基因組組裝：研究人員利用多種測序技術，成功組裝出大小為 714.5 Mb 的粘蟲基因組，其 scaffold N50 達到 22.7 Mb，GC 含量為 38.8%。通過 Hi-C scaffolding 技術，得到 32 條假染色體，占基因組總量的 97.2%，并確定了 Z 和 W 性染色體13。

2. 基因組完整性評估：借助 BUSCO 分析，結果顯示該基因組完整性高達 98.6%。這表明研究人員所組裝的基因組質量上乘，能夠為后續研究提供可靠的基礎1。

3. 基因預測與注釋：研究人員預測出 19,879 個蛋白質編碼基因，其中 W 染色體上有 824 個。在重復序列方面，W 染色體的重復序列比例最高，尤其是 LTR 元件顯著富集。此外，還對非編碼 RNA 進行了注釋，識別出多種非編碼 RNA45。

4. 性別檢測標記開發：基于粘蟲 ZW 性別決定系統，研究人員設計出兩對 PCR 引物。通過實驗驗證，這些引物能夠準確檢測粘蟲性別，即使在幼蟲階段也能清晰區分67。

研究結論與討論

這項研究成果意義非凡。高質量的染色體級基因組組裝，為深入了解粘蟲的遺傳結構和環境適應性提供了關鍵信息。通過對粘蟲基因組的解析，科研人員可以從基因層面探究粘蟲遷飛、取食等行為的奧秘，為開發針對性的防治策略提供理論依據。

開發的性別檢測標記，能夠在幼蟲階段就識別粘蟲性別，這對于害蟲防治工作來說，是一項重大突破。在實際應用中，可以根據性別差異，更精準地進行害蟲監測和防治，提高防治效果，減少農藥使用，降低對環境的影響。

此外，該研究成果也為其他農業害蟲的研究提供了參考和借鑒。在未來的農業害蟲防治領域，有望基于這些研究成果，開發出更加綠色、高效的防治技術，守護農業生產的安全。總之，這項研究在農業害蟲防治領域邁出了重要一步，為保障全球糧食安全貢獻了力量。