Comparative cytogenetics of Lachnaia species reveals a novel telomeric motif (TTTGGn) in insects：打破常规的染色体端粒研究新发现

《Organisms Diversity & Evolution》：Comparative cytogenetics of Lachnaia species (Coleoptera: Chrysomelidae) reveals a novel telomeric motif (TTTGG) in insects

在昆虫染色体研究中，存在染色体变异复杂、叶甲科部分物种危害作物等问题。研究人员以 Lachnaia 属三个物种为对象开展细胞遗传学研究。结果发现新的端粒基序 (TTTGGn) ，这为昆虫染色体进化研究提供了新视角。

　　在奇妙的昆虫世界里，叶甲科（Chrysomelidae）作为甲虫家族中极为多样的一员，在生态系统中扮演着重要角色，不过，其中部分来自隐头叶甲亚科（Cryptocephalinae）的物种，像 Lachnaia 属的一些成员，会对农作物造成危害，让农民们头疼不已。

从染色体层面来看，叶甲科的染色体研究充满了挑战与未知。其染色体数目和形态变化多端，从 2n=8 到 2n=72 不等 ，性染色体系统也多种多样，常见的如 Xyp 系统，还有其他相对罕见的类型。在对染色体结构的研究中，C 带技术显示，其组成型异染色质（constitutive heterochromatin）在染色体上的分布模式复杂，核仁组织区（NORs）在染色体上的定位也缺乏明确规律。

端粒（telomere）作为染色体末端的 “保护帽”，在昆虫中的研究同样困难重重。在大多数昆虫中，端粒的 DNA 序列主要是 (TTAGG)_n ，但研究发现，在许多甲虫超科中，这个祖传的端粒重复基序已经丢失或被替代。而且在不少物种里，即便这个基序消失了，染色体末端的结构依旧是个谜，这表明昆虫端粒结构存在着巨大的多样性。

面对这些复杂的问题，来自西班牙哈恩大学（Universidad de Jaén）和巴西圣保罗州立大学（UNESP—Universidade Estadual Paulista）的研究人员决定深入探索。他们以 Lachnaia 属的三个物种：Lachnaia hirta、Lachnaia tristigma 和 Lachnaia vicina 为研究对象，开展了一项关于染色体进化模式的研究。

研究人员采用了多种关键技术方法。在实验生物学方面，通过收集昆虫样本，对其睾丸进行处理来制备染色体标本；运用 C 带技术，揭示了异染色质在染色体上的分布情况；利用荧光原位杂交（Fluorescence In Situ Hybridization，FISH）技术，确定了 NORs 在染色体上的位置。在分子生物学和生物信息学方面，提取昆虫的基因组 DNA 进行测序，借助生物信息学工具，如端粒重复识别管道（Telomeric Repeats Identification Pipeline，TRIP），分析端粒重复基序（telomeric repeat motifs，TRMs） 。

研究结果如下：

• 核型分析与 C 带研究：三个物种的染色体数目均为 2n=24 ，常染色体为近端着丝粒染色体，但性染色体形态存在差异。C 带显示，所有常染色体和 X 染色体的着丝粒周围区域都有明显的异染色质块，Y 染色体几乎完全为异染色质。
• 核仁组织区定位：在 L. hirta、L. tristigma 和 L. vicina 中，X 和 Y 染色体上都有 NORs。此外，L. vicina 的一对常染色体上也存在 NORs，这是在隐头叶甲亚科中首次发现的 NORs 分布模式。
• 端粒序列研究：使用传统的 (TTAGG)_n 探针进行 FISH 检测，发现只有 L. hirta 部分染色体有杂交信号。通过基因组测序和 TRIP 分析，确定了 (TTTGG)_n 为潜在的端粒重复基序。再次用 (TTTGG)_n 探针进行 FISH 检测，在三个物种的染色体端粒区域都观察到了大量杂交信号，这表明在这些物种中，(TTTGG)_n 可能已经取代了 (TTAGG)_n 成为主要的端粒重复基序。

研究结论和讨论部分指出，该研究发现了一种新的端粒重复基序 (TTTGG)_n ，这在鞘翅目昆虫中是首次报道。并且，在其他甲虫物种（如 Platypus cylindrus ）和膜翅目昆虫（如 Oxytorus armatus ）的基因组中也检测到了这个基序，这意味着这个新的端粒基序可能在进化上距离较远的昆虫类群中独立出现。这一发现为昆虫染色体进化研究开辟了新的方向，有助于深入理解昆虫的遗传多样性和进化历程，也为后续研究昆虫的生物学特性、害虫防治等提供了重要的理论基础。该研究成果发表在《Organisms Diversity & Evolution》上，为相关领域的科研人员提供了极具价值的参考，推动了昆虫染色体研究的进一步发展。