蔬菜斑潜蝇染色体水平基因组组装揭示其入侵适应机制

本研究针对全球性检疫害虫蔬菜斑潜蝇（Liriomyza sativae）基因组资源匮乏的问题，通过整合MGI短读长、PacBio HiFi长读长和Hi-C测序技术，成功构建了首个高质量染色体水平基因组（110.98 Mb，锚定率92.08%），揭示其27.38%重复序列特征及10,312个功能基因，为解析潜蝇科昆虫适应性进化机制提供了关键分子平台。

　　

在农业生产中，一类体长不足3毫米的小型昆虫——蔬菜斑潜蝇（Liriomyza sativae）正引发全球性危机。这种原产于美洲的害虫通过幼虫在叶片内部挖掘蜿蜒的"隧道"，导致作物光合效率下降40-70%，其成虫还能通过刺吸行为加速植物水分流失。自1993年入侵中国海南以来，该虫已迅速扩散至全国95%的蔬菜产区，每年造成数百万公顷农田受灾。更严峻的是，传统化学防治因害虫抗药性增强而收效甚微。

面对这一农业生物安全挑战，贵州大学绿色农药与农业生物工程国家重点实验室联合中国农业大学植物保护学院的研究团队，在《Scientific Data》发表了蔬菜斑潜蝇染色体水平基因组研究成果。研究人员采用多组学联用策略，通过PacBio HiFi长读长测序获得1.16 Mb的contig N50，结合Hi-C技术将92.08%的基因组序列锚定至5条假染色体，最终构建的110.98 Mb基因组包含30.39 Mb重复序列（27.38%）和10,312个预测蛋白编码基因，其中96.76%的基因获得功能注释。

关键技术方法

研究团队采集自贵州贵阳的田间种群经6代实验室纯化后，分别采用MGI DNBSEQ-T7（23.61 Gb）、PacBio Revio（20.81 Gb HiFi reads）和Hi-C（51.65 Gb）进行多平台测序。通过WTDBG2初步组装后，利用AllHiC和Juicebox等工具完成染色体水平 scaffolding，经RepeatMasker和TRF鉴定重复序列，整合Hisat2、StringTie和Augustus等多策略完成基因预测。

研究结果

基因组特征

基因组大小110.98 Mb（小于近缘种L. trifolii的122.64 Mb），GC含量31.43%。Hi-C热图显示清晰的染色体交互模式，5条假染色体长度介于16.19-25.09 Mb。BUSCO评估显示94.9%的完整性，优于多数已发表昆虫基因组。

重复序列分析

LTR反转录转座子占比最高（7.21%），其中Gypsy家族（3.05%）显著多于Copia家族（0.66%）。DNA转座子（15.54%）和LINE元件（3.77%）的丰度提示该基因组具有活跃的转座活性。

基因功能注释

预测的10,312个基因中，9,978个（96.76%）获得至少一种数据库注释。KEGG通路分析显示8,003个基因参与代谢过程，3,492个涉及特定生物通路。与抗逆性相关的细胞色素P450和谷胱甘肽-S-转移酶基因家族显著扩张。

研究意义

该研究首次揭示了蔬菜斑潜蝇的基因组架构特征：1）较短的基因间隔区（平均内含子1,552 bp）可能提升转录效率；2）特定解毒酶基因家族的扩张与其广食性适应相关；3）染色体高度保守性（2n=10）为比较基因组学研究奠定基础。这些发现不仅为开发RNAi等新型防控策略提供靶点，更为理解入侵生物快速适应机制提供了范式。正如研究者Ding Yang所述："这个基因组平台将推动从分子层面解密潜蝇科昆虫与寄主植物的协同进化密码。"