从美洲到东南亚：秋粘虫（Spodoptera frugiperda）入侵的基因组浪潮与马来西亚种群适应性研究

这篇综述通过42个马来西亚秋粘虫(FAW)新基因组数据，结合全球18国396个样本，揭示了该入侵性农业害虫的多重引入路径与适应性进化机制。研究运用DNBSEQ-G400平台测序和群体基因组分析，发现亚洲种群与西非起源假说不符，提出印度-中国-东非的独立传播路线，并鉴定出感官感知、杀虫剂抗性（CYP4504d2/UGT5-like）和热耐受性（TRIM37/BNIP3）相关基因的选择信号，为区域害虫防控提供了分子靶点。

　　

引言

秋粘虫（Fall Armyworm, FAW）作为起源于美洲的高度多食性农业害虫，其幼虫可取食350余种植物。自2016年首次在非洲发现后，该虫迅速扩散至亚洲和大洋洲，造成严重经济损失。马来西亚作为农业进口大国和气候适宜区，成为研究FAW入侵动态的理想案例。本研究通过高通量测序技术，旨在解析FAW的全球传播路径和本地适应机制。

材料与方法

42份马来西亚FAW样本采集自槟城等6个州的玉米田，使用DNBSEQ-G400平台进行全基因组测序（平均覆盖度32.09X）。结合全球401个公开样本，通过bwa-mem2比对参考基因组（GCF_023101765.3），经VCFtools过滤获得6,583,892个高质量SNP。采用主成分分析（PCA）、群体结构分析（ADMIXTURE）和TreeMix等方法解析种群历史，利用SweeD和pcadapt检测选择信号。

结果

基因组特征

马来西亚样本与参考基因组比对率达97.07%，GC含量36.71%，与既往研究一致。

种群结构

PCA显示入侵种群（亚洲/非洲）与美洲原生种群明显分离（PC1解释12.3%变异）。ADMIXTURE分析（最优K=6）表明，马来西亚种群与印度、中国及东非（马拉维/苏丹）遗传相似，而西非（贝宁/加纳）形成独立分支。TreeMix分析揭示6次迁移事件，支持亚洲种群通过贸易路线独立引入。

选择压力适应

基因组扫描发现31个受选择区域，主要位于19号染色体。关键基因包括：

• 感官相关：artichoke基因（触角纤毛功能）

• 杀虫剂抗性：细胞色素P450 4d2（CYP4504d2）对抗斯皮诺托菌素，UGT5-like参与拟除虫菊酯代谢

• 热应激响应：E3泛素连接酶TRIM37和凋亡调控因子BNIP3

• 飞行能力：titin-like基因（肌肉收缩）

讨论

传播路径

马来西亚种群与印度、中国的强基因流（F_ST<0.009）暗示农产品贸易为主要引入途径，而季风可能辅助自然扩散。与马拉维种群的遗传相似性提示跨印度洋迁移的潜在可能，但需进一步验证。

管理建议

研究支持使用FAMEWS监测系统，并推荐针对CYP450和UGT基因的杀虫剂轮用策略。气候变暖背景下，热耐受相关基因的发现警示FAW分布可能进一步扩大。

结论

本研究通过群体基因组学揭示了FAW在东南亚的多重引入历史，其适应性进化涉及感官、抗药性和环境耐受等多通路协同作用，为区域精准防控提供了分子依据。未来需加强东盟国家间合作，应对这一全球性农业威胁。