中國科學家成功破譯飛蝗基因組圖譜

　　1月14日，由中國科學院動物研究所康樂院士領銜， 深圳華大基因研究院和中科院北京生命科學研究院等單位參與的一項研究，成功破譯了飛蝗(Locusta migratoria)的全基因組序列圖譜，這是迄今人類破譯的最大動物基因組。基于基因組信息，這項研究還揭示了飛蝗食性、遷飛和群聚的奧秘。研究成果在《自然·通訊》上以Article形式在線發表，同時國際知名數據庫也向全球公開釋放了飛蝗基因組數據。

　　飛蝗是世界性的重要農業害蟲，取食水稻、小麥、玉米、高粱、谷子等多種禾本科植物。當蝗災爆發時，蝗蟲可形成高密度蝗群并可以長距離遷飛。在過去近百年中，世界科學家一直致力于揭示蝗災爆發的機制。康樂研究組在多年研究飛蝗生態基因組學的基礎上，采用新一代測序技術，發展了組裝超大基因組的生物信息方法，對飛蝗基因組進行了測序、組裝、注釋等，獲得迄今人類破譯的最大動物基因組—飛蝗基因組圖譜。飛蝗基因組(6.3 Gagabase)是人類的兩倍多，約是果蠅基因組的30倍，預測出大約17,300個蛋白質編碼基因。同時完成的還包括飛蝗的遺傳圖譜以及飛蝗重要生物學特性的基因組學基礎。

　　飛蝗基因組為什么如此之大?科研人員發現，主要是因為重復序列在基因組中過多積累造成的。他們還發現，許多基因組本身的特征并不受限于物種進化關系，而是與基因組的大小密切相關。與其它已測序的昆蟲物種相比，飛蝗基因組中參與脂肪酸合成、轉運和代謝過程的許多基因家族發生明顯擴增現象。因為脂肪酸是大多數長距離遷飛昆蟲的能量物質，這一發現很好的解釋了飛蝗擁有卓越飛行能力的遺傳基礎。此外，研究人員還發現，飛蝗中一類被稱之為糖苷鍵轉移酶(UGT)的代謝解毒酶類，其基因數目在所有已測序昆蟲中是最多的。這類酶能夠降解禾本科植物中存在的特定次生代謝物，這為解釋為什么飛蝗以禾本科植物為食物提供了重要線索。蝗蟲的大規模群居是成災的主要原因，群居型和散居型之間的轉變是昆蟲學中的一大奧秘。他們通過轉錄組和甲基化組測序手段，檢測了兩型在相互轉變過程中中神經系統的基因轉錄的變化，發現調控神經可塑性的基因在表達量、DNA甲基化以及可變剪切方面都有明顯的變化。這些基因可能在控制飛蝗形成大的群體過程中發揮重要的功能。為了開發更高效、低毒的新型藥物，他們還通過生物信息學的方法，預測了51個潛在的藥物靶點基因，可用于后續的藥物篩選工作。

　　該項目的順利完成為更好的揭示蝗災爆發機制，以及開發可持續性治理策略和新的控制方法提供了寶貴的基因組資源。同時，也為推動蝗蟲成為研究人類疾病和行為的生物醫學模型奠定了重要的基礎。

中國科學家成功破譯飛蝗基因組圖譜