破译农业害虫粘虫染色体级基因组密码：为害虫防治策略升级提供关键助力

研究背景

在广袤的农田里，有一种害虫正悄无声息地威胁着农作物的生长，它就是粘虫（Mythimna separata）。粘虫堪称农业界的 “破坏大王”，凭借着强大的迁飞能力和不挑食的习性，所到之处，水稻、玉米、小麦等众多农作物都难逃厄运。在亚洲和澳大利亚的大片农田中，常常能看到它肆虐的身影，给农业生产带来了巨大损失。

随着全球气候的变化、农作物种植模式的调整，粘虫也在不断进化，适应新环境的能力越来越强。以往有限的研究成果，难以深入揭示粘虫的奥秘，现有的防治手段也逐渐跟不上它的变化。为了守护农田，保障粮食安全，开展对粘虫更深入的研究迫在眉睫。

中国农业科学院深圳农业基因组研究所的研究人员勇挑重担，开启了对粘虫染色体级基因组组装的研究之旅。他们的研究成果发表在《Scientific Data》杂志上，为农业害虫防治带来了新的希望。

研究方法

研究人员从中国农业科学院深圳农业基因组研究所饲养的粘虫近交系中选取样本，涵盖多个发育阶段。在研究过程中，主要运用了 Illumina 测序、PacBio HiFi 测序和 Hi-C 测序这几种关键技术。通过这些技术，他们获取了大量的基因组数据，为后续的研究奠定了坚实基础。

研究结果

1. 高质量基因组组装：研究人员利用多种测序技术，成功组装出大小为 714.5 Mb 的粘虫基因组，其 scaffold N50 达到 22.7 Mb，GC 含量为 38.8%。通过 Hi-C scaffolding 技术，得到 32 条假染色体，占基因组总量的 97.2%，并确定了 Z 和 W 性染色体13。

2. 基因组完整性评估：借助 BUSCO 分析，结果显示该基因组完整性高达 98.6%。这表明研究人员所组装的基因组质量上乘，能够为后续研究提供可靠的基础1。

3. 基因预测与注释：研究人员预测出 19,879 个蛋白质编码基因，其中 W 染色体上有 824 个。在重复序列方面，W 染色体的重复序列比例最高，尤其是 LTR 元件显著富集。此外，还对非编码 RNA 进行了注释，识别出多种非编码 RNA45。

4. 性别检测标记开发：基于粘虫 ZW 性别决定系统，研究人员设计出两对 PCR 引物。通过实验验证，这些引物能够准确检测粘虫性别，即使在幼虫阶段也能清晰区分67。

研究结论与讨论

这项研究成果意义非凡。高质量的染色体级基因组组装，为深入了解粘虫的遗传结构和环境适应性提供了关键信息。通过对粘虫基因组的解析，科研人员可以从基因层面探究粘虫迁飞、取食等行为的奥秘，为开发针对性的防治策略提供理论依据。

开发的性别检测标记，能够在幼虫阶段就识别粘虫性别，这对于害虫防治工作来说，是一项重大突破。在实际应用中，可以根据性别差异，更精准地进行害虫监测和防治，提高防治效果，减少农药使用，降低对环境的影响。

此外，该研究成果也为其他农业害虫的研究提供了参考和借鉴。在未来的农业害虫防治领域，有望基于这些研究成果，开发出更加绿色、高效的防治技术，守护农业生产的安全。总之，这项研究在农业害虫防治领域迈出了重要一步，为保障全球粮食安全贡献了力量。