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为解决斑衣蜡蝉（Lycorma delicatula）防治及理解其入侵基因组特征的问题，研究人员开展了斑衣蜡蝉基因组组装和注释研究。通过 PacBio 长读长测序、Hi-C 技术和 RNA-seq 等，构建了注释、单倍型定相且染色体水平的基因组，明确了性染色体及性别决定系统，这对防治斑衣蜡蝉及研究入侵物种基因组学意义重大。
斑衣蜡蝉，这个原本生活在亚洲的小昆虫，如今却成了令许多国家头疼的 “麻烦制造者”。它就像一个不请自来的 “侵略者”，从中国出发，先后入侵了韩国、日本，甚至跨越太平洋，在美国 “安营扎寨”。斑衣蜡蝉以植物韧皮部为食，所到之处，葡萄、苹果等农作物纷纷遭殃，给农业带来了巨大的损失。
以往，科学家们对斑衣蜡蝉的了解十分有限。虽然知道它是个 “厉害角色”，但由于缺乏连续且注释的基因组，在研究其基因功能、种群遗传等方面困难重重。就好比在黑暗中摸索，没有一张准确的 “地图”，很难找到前进的方向。所以，为了更好地控制斑衣蜡蝉，保护农业生产，同时解开入侵物种的基因组奥秘，来自纽约大学（Department of Biology, New York University）、肯恩大学（Department of Biology, Kean University）等机构的研究人员展开了一项重要研究。
研究人员经过努力，成功构建了斑衣蜡蝉的注释、单倍型定相且染色体水平的基因组。这一成果发表在《Scientific Data》上，为后续的研究打开了新的大门。
在研究过程中，研究人员采用了多种关键技术方法。样本采集上，从美国新泽西州等地收集了多只斑衣蜡蝉用于不同实验。DNA 提取和测序方面，利用 Qiagen 相关试剂盒提取 DNA，PacBio SMRTbell 文库构建结合 Sequel II 平台进行长读长测序，同时运用 Illumina HiSeq X 进行 Omni-C 测序，RNA 测序则借助 Qiagen 的 RNeasy Fibrous Tissue Mini Kit 提取总 RNA ，并使用 Illumina NovaSeq 6000 进行测序。此外，还运用了 Meryl 和 GenomeScope 预测基因组大小和杂合度，hifiasm 进行基因组组装，HiRise 利用 Omni-C 数据进行脚手架构建等。
下面来看具体的研究结果：
- 预测基因组大小和杂合度：通过 Meryl v1.4.137 和 GenomeScope v2 分析长读长测序数据，预测斑衣蜡蝉基因组大小在 2.292 - 2.294 Gb 之间，杂合度在 0.42% - 0.427% 之间。
- 基因组组装：使用 hifiasm v15.4 基于 PacBio HiFi 长读长数据进行从头组装，得到的初级基因组组装质量较高，经 BUSCO 评估，在真核生物（Eukaryota）、节肢动物（Arthropoda）和昆虫（Insecta）数据集里完整性良好。之后利用 Omni-C 测序数据和 HiRise 将组装进一步脚手架构建成假染色体分子，最终确定斑衣蜡蝉基因组包含 13 条染色体。
- 重复序列和基因组注释：利用 RepeatModeler v2.0.5 和 RepeatMasker v4.1.5 等工具识别和屏蔽重复序列，发现主要重复类型为逆转录元件和转座子。通过 BRAKER v3.0.8 注释管道结合 RNA-seq 数据和公开蛋白质数据库进行结构注释，预测出两个单倍型的基因数量，并进行功能注释，注释完整性和质量通过 BUSCO 评估验证。
- 性染色体识别：对 82 只成年斑衣蜡蝉进行全基因组重测序，对比雄性和雌性样本中各假染色体的读取覆盖率，发现假染色体 4 在雄性中的覆盖率约为雌性的一半，从而确定假染色体 4 为性染色体，该物种性别决定系统为 XO 型。
- 基因本体富集分析：进行基因本体（GO）富集分析，发现与嗅觉受体活性、气味结合、嗅觉感知和多细胞生物繁殖等相关的 GO 术语在假染色体 12 上高度富集，这表明该染色体上的基因可能在性信息素接收和昆虫信息素生物合成中发挥作用。
研究结论和讨论部分，此次研究成果意义非凡。构建的高质量参考基因组为斑衣蜡蝉的研究提供了关键资源，有助于开发和优化针对斑衣蜡蝉的管理策略。比如，通过研究性染色体和性别决定系统，可能开发出更精准的害虫控制方法。同时，对于整个入侵物种基因组学领域而言，斑衣蜡蝉有着清晰的入侵历史，其基因组研究为理解 “入侵遗传悖论” 提供了良好的模型，有助于深入研究入侵物种在新环境中成功生存和扩散的基因组机制，为其他入侵物种的研究和防治提供重要参考。总之，这项研究为害虫防治和入侵物种基因组学研究带来了新的曙光，让我们在与斑衣蜡蝉等入侵害虫的 “战斗” 中有了更有力的武器。
