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为解析欧洲玉米螟（Ostrinia nubilalis）相关机制，研究人员组装其 Z 品系基因组，为相关研究提供资源。
欧洲玉米螟研究新突破：染色体水平基因组组装助力害虫防治与进化研究
在广袤的玉米田中，欧洲玉米螟（Ostrinia nubilalis）就像隐藏在暗处的 “杀手”，悄无声息地对玉米发起攻击。这种世界性的玉米头号害虫，不仅分布广泛，横跨非洲、亚洲、欧洲和北美洲的 40 多个国家，而且食性极为 “贪婪”，寄主范围涵盖超过 200 种栽培植物和杂草，尤其对玉米 “情有独钟”。遭受其幼虫侵害的玉米，往往变得 “体弱多病”，植株矮小、玉米粒减少，在大风天气里更是不堪一击，严重影响玉米产量，仅在美国，每年因它造成的防治成本和产量损失就超过十亿美元。
不过，欧洲玉米螟可不只是单纯的农业害虫这么简单，它还是研究领域的 “香饽饽”，是研究同域寄主种族、进化和物种形成的理想模型。它包含 Z 和 E 两个品系，这两个品系在雄性对性信息素成分的反应上存在差异，有着不完全的生殖隔离。以往，科研人员利用 AFLP（扩增片段长度多态性）、RFLP（限制性片段长度多态性）等分子标记对其进行研究，但这些有限的分子标记在确定与生殖隔离或适应相关的基因组位置时，可能会导致不一致的系统发育或谱系结果。因此，获得欧洲玉米螟的染色体水平参考基因组显得尤为重要。
为了解开欧洲玉米螟的基因组密码，新疆农业科学院植物保护研究所（新疆维吾尔自治区农业科学院）、中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所等机构的研究人员开展了深入研究。他们成功构建了欧洲玉米螟 Z 品系的高质量染色体水平基因组，这一成果为研究欧洲玉米螟的寄主植物适应性、热适应性、滞育诱导、苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）毒素抗性、性通讯、同域寄主种族以及物种形成过程提供了宝贵的基因组资源。该研究成果发表在《Scientific Data》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在样本准备方面，2023 年 4 月于新疆伊犁哈萨克自治州新源县从寄主玉米上采集欧洲玉米螟卵，并在人工气候室建立实验室品系。在测序环节，利用 Illumina NovaSeq 进行基因组 survey、Hi-C 测序和转录组测序，用 PacBio Revio 进行基因组从头组装，PacBio Iso-seq 用于基因结构注释。通过 CTAB 法提取基因组 DNA，构建不同文库进行测序。利用多种软件进行基因组组装、注释以及对测序数据的处理和分析 。
研究结果如下：
- 基因组组装与特征：通过对 Illumina 短读长、PacBio Revio 长读长和 Hi-C 测序数据整合，组装出 480.04 Mb 的染色体水平基因组，contig N50 长度达 16.51 Mb，98.59% 的基因组锚定到 31 条染色体。基因组 GC 含量为 37.7%，并对基因组大小、杂合度等进行了估算。
- 重复序列与非编码 RNA 注释：运用多种策略，鉴定出 1,046,695 条重复序列，长度达 212.07 Mb，占基因组的 44.18% ，包括反转录转座子、DNA 转座子等。同时，识别出 1,550 个非编码 RNA，涵盖 tRNA、rRNA、miRNA 等多种类型。
- 蛋白质编码基因预测与功能注释：采用转录组、从头预测和同源性比对三种策略，共鉴定出 17,145 个蛋白质编码基因。这些基因都通过至少一个数据库进行了功能注释，在多个数据库中均有较高的注释比例。
- 基因组景观可视化与共线性分析：对染色体水平的基因组景观进行可视化，展示了染色体上的 GC 含量、重复序列比例和基因密度等特征。通过分析欧洲玉米螟和亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）的共线性，发现它们之间存在高度共享的共线区块，亲缘关系紧密。
- 数据记录与技术验证：研究数据存储在 NCBI、SRA、GenBank 和 Figshare 等数据库中。通过实验确定研究使用的欧洲玉米螟为 Z 品系，对基因组组装的准确性和完整性评估显示，获得了高质量的基因组及注释。
综上所述，研究人员成功构建了欧洲玉米螟 Z 品系染色体水平的高质量基因组。这一成果为深入探究欧洲玉米螟的生物学特性、进化历程和生态适应性奠定了坚实基础。在农业领域，有助于开发更高效、精准的害虫防治策略，例如基于对其毒素抗性基因的研究，优化生物防治手段；从进化角度，能进一步剖析同域物种形成机制，理解生物多样性的产生。不过，目前的研究只是一个开端，未来还需深入挖掘基因组中的潜在信息，进一步探索基因功能以及基因与环境之间的相互作用，从而更好地应对欧洲玉米螟带来的挑战，推动农业发展和生物进化研究的进步。
