揭秘赤眼蜂基因组：解锁生物防治害虫的新密码

《Scientific Data》：A chromosomal-level genome assembly of Trichogramma chilonis Ishii, 1941 (Hymenoptera: Trichogrammatidae)

为解决赤眼蜂高质量基因组资源稀缺问题，研究人员构建了稻螟赤眼蜂（Trichogramma chilonis）染色体水平基因组，意义重大。

　　在农业生产的大舞台上，害虫一直是困扰农民的 “大反派”。化学农药的过度使用虽然能在一定程度上控制害虫数量，但却带来了环境污染、危害人体健康等诸多问题。于是，生物防治逐渐成为人们关注的焦点，其中赤眼蜂（Trichogramma spp.）凭借着独特的本领脱颖而出。赤眼蜂是一类微小的卵寄生蜂，它们就像 “微观世界的刺客”，能将自己的卵产在害虫的卵内，幼虫以害虫卵内的营养为食，从而破坏害虫胚胎的生长发育，有效控制害虫种群数量123。

稻螟赤眼蜂（Trichogramma chilonis）更是赤眼蜂家族中的 “明星成员”，它体型微小，却有着广泛的宿主范围，能对付稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis）、草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）等多种农业害虫，在水稻、玉米、棉花等农作物的害虫防治中发挥着重要作用4。然而，长期以来，高质量的赤眼蜂基因组资源却十分稀缺，这就像在探索一座神秘宝藏时，缺少了关键的地图，极大地阻碍了人们对赤眼蜂种群进化和寄生生态学的理解，也限制了生物防治策略效果的进一步提升56。

为了揭开赤眼蜂的神秘面纱，山东省农业科学院植物保护研究所的研究人员踏上了探索之旅。他们通过整合 PacBio HiFi、Illumina 和 Hi-C 数据，成功构建了稻螟赤眼蜂的染色体水平基因组。这一成果意义非凡，为深入研究赤眼蜂的进化历程和生态相互作用提供了宝贵资源，相关研究成果发表在《Scientific Data》上57。

研究人员在研究过程中采用了多种关键技术方法。首先，对实验用的稻螟赤眼蜂进行物种鉴定和建立同雌系，减少个体间的差异。接着，利用特定试剂盒分别提取基因组 DNA 和 RNA，构建不同类型的文库进行测序，包括 PacBio HiFi 文库、Illumina 全基因组测序短读文库、Hi-C 文库等。测序完成后，通过一系列生物信息学工具对数据进行处理和分析，如用 BBTools 进行质量控制，GenomeScope 进行 k-mer 分析，Hifiasm 进行基因组组装等8910。

下面来看看具体的研究结果：

• 基因组特征：稻螟赤眼蜂基因组大小为 202.48 Mb，scaffold N50 长度达 40.00 Mb ，98.59%（199.63 Mb）的 contigs 有效映射到五条染色体上。BUSCO 评估显示基因组组装完整性达到 98.1%，其中单拷贝 BUSCO 占 95%，重复 BUSCO 占 3.1% 。基因组中重复元件占 24.16%（48.91 Mb），预测有 12,163 个蛋白质编码基因51012。
• 基因组注释：通过多种软件构建重复序列数据库并分析，发现了大量重复序列。在蛋白质编码基因预测方面，运用多个软件和多种证据进行综合预测，预测出 12,163 个蛋白质编码基因，平均长度为 6,814.3 bp ，其完整性经 BUSCO 评估达 97.2%。同时，采用两种策略对非编码 RNA（ncRNA）进行注释，共得到 782 个 ncRNA111314。
• 数据记录与技术验证：原始测序数据和基因组组装已提交到 NCBI，相关分析结果也在 figshare 上公开。与螟黄赤眼蜂（Trichogramma dendrolimi）基因组相比，本研究的稻螟赤眼蜂基因组在连续性和完整性上表现更优，通过多种评估方式进一步证实了基因组组装的高质量1516。

研究结论表明，该研究成功构建了稻螟赤眼蜂染色体水平的高质量基因组，全面解析了其基因组特征、完成了基因注释等工作。这一成果为深入探究赤眼蜂的进化、寄生机制等生物学特性提供了坚实的基础，有助于更好地利用赤眼蜂进行生物防治，减少化学农药的使用，推动农业可持续发展。未来，基于该基因组数据，科研人员有望开发出更高效的生物防治策略，让赤眼蜂在农业害虫防治的舞台上发挥更大的作用，为守护农作物的健康生长、保障粮食安全贡献更多力量。