首个马可波罗芫菁(Hycleus marcipoli)染色体水平基因组组装揭示其超变态发育与害虫防控新靶点

为解决芫菁科害虫基因组资源匮乏问题，研究人员完成了马可波罗芫菁(Hycleus marcipoli)首个染色体级别基因组组装（111 Mb，N50 10.22 Mb），锚定11条染色体并注释13,357个蛋白编码基因。该研究为解析其超变态发育(hypermetamorphosis)相关的嗅觉视觉系统重塑机制及RNAi害虫防控策略提供关键分子基础。

　　

在农业生态系统中，芫菁科(Meloidea)昆虫既是重要的传粉者又是毁灭性害虫，其幼虫以蝗虫卵为食，成虫却嗜食豆科作物和甘薯，这种独特的"超变态发育(hypermetamorphosis)"现象背后隐藏着复杂的分子调控机制。尤其马可波罗芫菁(Hycleus marcipoli)作为芫菁科物种最丰富的属代表，其快速物种分化与宿主专一性进化之谜长期困扰着研究者。更棘手的是，传统化学杀虫剂已引发抗药性及生态风险，而基因组数据的缺失严重阻碍了新型防控策略的开发。

针对这一系列科学难题，广西壮族自治区的研究团队在《Scientific Data》发表了突破性成果。通过整合PacBio长读长测序（4.6 Gb）、Hi-C染色体构象捕获（21.15 Gb）和转录组数据（6.72 Gb），首次构建了马可波罗芫菁染色体水平基因组。关键技术包括：1）基于Flye v2.3.5b的基因组组装与Purge Haplotigs去冗余；2）HapHic染色体锚定技术将92.97%序列定位至11条染色体；3）Earl Grey管道注释重复序列；4）BRAKER2整合三种策略的基因预测。

基因组特征

组装获得111 Mb基因组（GC含量31.98%）， scaffold N50达10.22 Mb。Hi-C热图验证了染色体结构的准确性

。

重复序列与基因注释

26.43%基因组为重复序列，其中DNA转座元件占比最高（5.41%）。共预测13,357个蛋白编码基因，平均含4.9个外显子，BUSCO完整性达98.8%

。基因密度与GC含量分布可视化显示功能区域聚集特征

。

比较基因组学

与赤拟谷盗(Tribolium castaneum)等物种对比显示，马可波罗芫菁具有更紧凑的基因结构（平均基因长度4,401 bp），内含子进化显著缩短

。

该研究不仅填补了芫菁科染色体水平基因组的空白，更揭示了三个关键科学价值：1）为解析超变态发育相关的感官系统重塑提供分子地图；2）LTR等转座元件(1.68%)的发现暗示转座驱动可能是物种快速分化的关键；3）预测的化学感受受体基因为开发RNAi靶向农药指明方向。Wenhui Zhu等研究者强调，这一资源将推动从进化发育生物学(evo-devo)到农业害虫综合治理(IPM)的多领域突破。