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为解决赤眼蜂（Trichogramma）缺乏高质量染色体水平参考基因组，难以深入研究膜翅目昆虫小型化分子机制等问题，研究人员开展了赤眼蜂基因组组装研究。成功组装出高质量染色体水平基因组，这为害虫生物防治提供重要基因组资源。
在农业和林业的害虫防治领域，赤眼蜂（
Trichogramma dendrolimi）可是个 “大明星”。它是一种卵寄生蜂，有着广泛的宿主范围，能够寄生于多种害虫的卵中，像亚洲玉米螟这类鳞翅目害虫，都在它的 “打击范围” 内。通过释放赤眼蜂，能够有效减少害虫的数量，降低对化学农药的依赖，维护生态平衡，在综合害虫管理（Integrated Pest Management，IPM）项目中发挥着重要作用。
然而，之前的研究状况却有些 “尴尬”。虽然赤眼蜂的碎片化基因组已经有报道，但一直缺乏一个高质量的、染色体水平的参考基因组。这就好比盖房子没有精确的图纸，使得科学家们难以对赤眼蜂进行更深入的研究。例如，昆虫的体型大小是一个重要的研究方向，小型化与昆虫的多种结构变化相关，可由于缺少高质量基因组资源，赤眼蜂这个极小体型的昆虫（成虫体长仅 0.2 - 0.5mm），一直没能在小型化分子机制研究中 “大展身手”。而且，没有染色体水平的参考基因组，跨物种的比较基因组学研究也难以开展，对膜翅目昆虫小型化的深入探索更是举步维艰。
为了打破这种困境，来自沈阳农业大学植物保护学院、中国科学院分子植物科学卓越创新中心、浙江大学农业与生物技术学院、国家林业和草原局生物灾害防控中心等机构的研究人员携手合作，开启了一项重要的研究。他们的目标很明确，就是要组装出赤眼蜂高质量的染色体水平基因组。最终，研究取得了重大成果，成功组装出了基因组大小为 216.24 Mb 的赤眼蜂基因组，其 N50达到 39.07 Mb ，并且 98.79% 的支架都成功锚定到了五条染色体上。同时，还注释了 12,902 个蛋白质编码基因和 60.74 Mb 的重复序列。这一成果意义非凡，为赤眼蜂在害虫防治中的进一步应用提供了关键的基因组资源，也为相关领域的研究开辟了新的道路。该研究成果发表在《Scientific Data》上。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是样本采集与测序，他们从中国本溪采集赤眼蜂种群，建立单雌系并在米蛾卵上饲养。提取高质量基因组 DNA 后，利用 Illumina 平台进行双端测序，获得 20 Gb 的 150 - bp 双端 reads；使用 PacBio Sequel II 平台构建并测序 20 - kb 插入片段文库，得到约 25 Gb 数据；构建 Hi-C 文库进行测序。接着是基因组的评估与组装，利用 Kmer - based 方法估计基因组大小，使用 Falcon、arrow、pilon 等软件对 PacBio 长读长进行组装、纠错和抛光，再借助 Hi-C 数据和 Lachesis 软件进行染色体组装 。最后是注释分析，采用同源性分析和从头预测等方法注释重复序列，运用多种方法预测蛋白质编码基因并进行功能注释，还用 OrthoFinder、Mafft、RAxML 等软件进行系统发育分析。
下面来看具体的研究结果：
- 基因组组装：通过 Kmer - based 方法估计赤眼蜂基因组大小约为 210 Mb，最终组装的基因组总长度为 216.24 Mb，由 406 个重叠群（contig）组成，contig N50为 3.76 Mb 。经过 Hi-C 辅助组装，有效将 411 个 contig 组织成五个类别，最终获得高质量染色体水平组装，染色体长度在 34.0 Mb 至 55.0 Mb 之间，涵盖了整个序列的 98.7%。
- 重复序列注释：研究发现，重复序列在基因组中占比 28.09%，长度为 60.74 Mb。其中长末端重复序列（LTR）最为丰富，占基因组的 9.94% ，此外 DNA 转座子、长散在核元件（LINEs）和短散在核元件（SINEs）分别占基因组的 5.79%、4.94% 和 0.13%。
- 基因注释：综合多种预测方法，研究人员在赤眼蜂基因组中鉴定出 12,902 个蛋白质编码基因，其中 96.94% 的基因得到了注释。通过与多个数据库比对，对这些基因进行了功能注释。
- 系统发育分析：研究人员利用 OrthoFinder 对 108 种膜翅目昆虫的直系同源基因进行分类，对 1828 个单拷贝直系同源基因的蛋白质序列进行比对和拼接，构建系统发育树。结果发现，与其他膜翅目昆虫相比，赤眼蜂物种相关的进化分支明显延长。
综合研究结论，此次成功组装的赤眼蜂染色体水平基因组，为深入了解赤眼蜂的生物学特性、进化历程以及其在害虫防治中的作用机制提供了重要的基础。通过对基因组的分析，不仅揭示了其基因组结构和组成特征，还为进一步研究赤眼蜂的分子生物学、遗传学以及开发更高效的生物防治策略奠定了坚实的基础。这一成果在生物防治领域具有重要的应用价值，有望推动赤眼蜂在农业和林业害虫防治中的更广泛应用，助力实现绿色、可持续的害虫治理目标。
