染色体水平基因组组装揭示捕蟑泥蜂Ampulex clypecomplana的进化与捕食适应性

本研究通过整合ONT长读长测序、MGI短读长测序和Hi-C技术，首次完成捕蟑泥蜂Ampulex clypecomplana染色体水平基因组组装（338.43 Mb，Scaffold N50 19.05 Mb），填补了膜翅目Spheciformes类群高质量基因组资源的空白。研究人员揭示了该物种132 Mya的起源时间、32.72%重复序列特征及180个基因家族扩张事件，为理解其独特的蟑螂捕食行为（如毒液调控宿主运动功能）提供分子基础。研究成果发表于《Scientific Data》，为膜翅目进化生物学及生物防治研究奠定关键数据基础。

　　

在昆虫行为学领域，捕蟑泥蜂Ampulex clypecomplana以其独特的捕食策略闻名——雌蜂通过精准注射毒液使蟑螂陷入"僵尸状态"，为幼虫提供活体食物储备。这种复杂的行为调控机制背后隐藏着怎样的分子密码？长期以来，由于缺乏高质量的基因组资源，科学家们难以从遗传层面解析其毒液成分、神经调控等关键生物学问题。更值得注意的是，该物种幼虫的结茧位置（与近缘种A. compressa不同）和宿主互作机制存在显著差异，这些表型差异的遗传基础更是未解之谜。

云南农业大学植物保护学院昆虫学系的研究团队联合浙江大学农业与生物技术学院昆虫科学研究所，首次完成了A. clypecomplana染色体水平基因组组装。研究团队采用多组学整合策略，通过ONT PromethION平台获取84.67 Gb长读长数据（N50 22,644 bp）、MGI短读长数据（80.78×覆盖度）和Hi-C数据（215.82×覆盖度），结合RNA-seq数据，构建了包含15条染色体的高质量基因组。该基因组大小338.43 Mb，Scaffold N50达19.05 Mb，BUSCO评估显示基因完整性高达99.2%，显著优于此前报道的A. compressa scaffold水平基因组（277.4 Mb）。

关键技术方法包括：1）基于k-mer分析（17-mer）估算基因组特征；2）NextDenovo结合Hi-C技术实现染色体挂载；3）EDTA流程注释重复序列；4）OrthoFinder进行13种膜翅目物种比较基因组分析；5）CAFE软件检测基因家族演化。样本采自中国云南省宜良县（24.94°N,103.16°E），经形态学和COI条形码双重鉴定。

基因组特征

基因组注释发现32.72%为重复序列，其中DNA转座子占9.40%，LTR元件占3.90%。特别值得注意的是，毒液相关基因区域存在显著扩张，这与该物种特化的捕食行为相符。

进化分析

系统发育分析表明A. clypecomplana约在132 Mya与蜜蜂类群分化，早于蜜蜂起源时间（95 Mya）。共线性分析显示其与蜜蜂Apis mellifera存在大规模染色体重排，如蜜蜂2号染色体对应A. clypecomplana的1号和13号染色体。

基因家族演化

鉴定到180个扩张基因家族和1029个收缩家族。GO分析显示扩张基因显著富集于免疫系统过程（GO:0002376）和解毒功能（GO:0098754）；KEGG分析揭示AMPK信号通路和脂肪酸代谢通路显著扩张，可能与其能量代谢适应相关。

这项研究不仅提供了首个捕蟑泥蜂染色体水平基因组，更通过比较基因组学揭示了捕食性膜翅目昆虫的关键适应机制。研究发现毒液合成相关基因家族扩张与行为特化存在关联，为后续神经毒素研发提供候选靶点。基因组数据还可用于解析幼虫发育位置差异的遗传基础，为昆虫宿主-寄生互作研究建立新模型。该成果被列为膜翅目进化研究的里程碑式资源，对生物防治和仿生机器人领域具有潜在应用价值。