染色体水平的多异瓢虫基因组组装：解锁生物防治与进化奥秘的关键密码

《Scientific Data》：Chromosome-level genome assembly of the Adonis ladybird Hippodamia variegata

为解决多异瓢虫（Hippodamia variegata）基因组资源稀缺，限制对其生物学特性和生物防治潜力深入研究的问题，研究人员开展多异瓢虫染色体水平基因组组装研究。结果获得高质量基因组，这将助力深入了解其进化生物学，提升在害虫管理中的效用，推动瓢虫基因组学研究。

　　在农业生态系统的广袤舞台上，瓢虫作为 “害虫终结者”，默默守护着农作物的健康。多异瓢虫（Hippodamia variegata）更是其中的佼佼者，它捕食蚜虫、粉虱等多种农业害虫，是生物防治的得力 “干将”，在维持生态平衡和保障农作物产量方面发挥着关键作用。然而，长期以来，由于缺乏多异瓢虫的参考基因组，科学家们就像在黑暗中摸索，难以深入了解其生物学特性以及在生物防治方面的巨大潜力。为了揭开多异瓢虫的神秘面纱，挖掘其背后的遗传奥秘，四川省农业科学院的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们成功完成了多异瓢虫染色体水平的基因组组装，这一成果发表在《Scientific Data》上，为瓢虫研究领域点亮了一盏明灯 。

研究人员主要采用了 Illumina 短读长测序、PacBio HiFi 长读长测序和 Hi-C（高通量染色体构象捕获）技术。利用这些技术，从样本采集、DNA 提取，到构建测序文库，再到数据分析与基因组组装，一步步揭开多异瓢虫基因组的神秘面纱。

下面来看具体的研究结果：

1. 基因组组装：研究人员通过一系列复杂的操作，最终得到的多异瓢虫基因组大小为 493.01Mb，scaffold N50 达到 28.19Mb ，GC 含量为 36.41%。利用 Hi-C 测序数据，成功将 343.20Mb 的序列锚定到 10 条染色体上，这使得多异瓢虫的基因组结构更加清晰明了。
2. 重复序列注释：研究发现，多异瓢虫基因组中重复序列占比高达 52.44%，长度为 258.56Mb。其中，长散在核元件（LINEs）最为丰富，占基因组的 20.13%。此外，还有 100.71Mb（20.43%）的未分类重复元件，它们的功能和起源有待进一步探索。
3. 非编码 RNA 注释：在多异瓢虫基因组中，共鉴定出 3,778 个非编码 RNA（ncRNA）。包括 510 个 18S rRNA、461 个 28S rRNA、2,039 个 tRNA 以及 768 个其他 ncRNA 。这些非编码 RNA 在基因调控、前体 mRNA 剪接、rRNA 加工等过程中发挥着重要作用。
4. 蛋白编码基因预测与注释：研究人员预测出 37,348 个蛋白编码基因（PCGs），平均基因长度为 5,253.3bp。通过多种数据库比对，对这些基因进行功能注释，发现 78.55% 的基因在公共蛋白质数据库中有功能注释。例如，通过 KEGG 通路分析，发现部分基因参与特定的代谢通路，为理解多异瓢虫的生理功能提供了线索。

研究结论表明，该高质量的多异瓢虫基因组组装成果，为深入研究其进化生物学提供了宝贵资源。通过基因组层面的分析，科学家们可以更好地探究多异瓢虫的适应性进化机制。在生物防治方面，这一成果有助于优化利用多异瓢虫控制害虫的策略，提高生物防治的效率，减少化学农药的使用，保护生态环境。从瓢虫基因组学研究的角度来看，该基因组资源为后续比较基因组学研究奠定了坚实基础，推动了整个瓢虫研究领域的发展。这项研究成果无疑为多异瓢虫的研究和应用开辟了新的道路，让我们对这种小小的昆虫有了更深入的认识，也为农业生态系统的可持续发展带来了新的希望。