科學(xué)家破譯蘋果蠹蛾適應(yīng)性和抗藥性分子機(jī)制

近日，《自然—通訊》在線發(fā)表“IAS1000（1000 種入侵物種基因組計劃）”的首個合作成果，多國科學(xué)家聯(lián)合從基因復(fù)制和突變兩個角度，揭示蘋果蠹蛾在全球入侵過程中的寄主適應(yīng)性進(jìn)化和抗藥性分子機(jī)制，為蘋果蠹蛾的綜合治理提供新思路與新方法。

蘋果蠹蛾（Cydia pomonella）是世界重大入侵害蟲，原產(chǎn)于歐亞大陸南部地區(qū)，以幼蟲鉆蛀到蘋果、梨等果實為害。目前已入侵六大洲70個國家，在我國年發(fā)生面積約為75萬畝，造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)3億元/年。蘋果蠹蛾對非疫區(qū)威脅的壓力持續(xù)增加，潛在經(jīng)濟(jì)損失將高達(dá)140億元/年。該研究借助二代Illumina、三代PacBio、BioNano和HiC等高通量測序技術(shù)，構(gòu)建了高質(zhì)量的染色體水平的蘋果蠹蛾基因組，分析了其化學(xué)感受和抗藥性基因家族的進(jìn)化，并利用全基因組關(guān)聯(lián)分析鑒定了與化學(xué)農(nóng)藥抗性相關(guān)基因的突變。

分析發(fā)現(xiàn)，蘋果蠹蛾氣味受體ORs基因家族的多個基因，在進(jìn)化過程中發(fā)生了拷貝事件，包括蘋果蠹蛾寄主植物揮發(fā)物的主要化學(xué)成分梨酯的受體基因OR3，生成了OR3a和OR3b。研究表明，OR3a和OR3b均是梨酯和性信息素的受體基因，功能上具有互補(bǔ)和協(xié)同增效作用，揭示了蘋果蠹蛾在全球擴(kuò)張過程中的寄主適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制。

通過對抗藥性相關(guān)基因家族的進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn)，蘋果蠹蛾基因組中大量的P450基因可能增強(qiáng)其解毒代謝能力。研究人員通過干擾CYP6B2基因，導(dǎo)致蘋果蠹蛾四齡幼蟲對兩種化學(xué)農(nóng)藥的敏感性降低，死亡率顯著高于對照，而對吡蟲啉的敏感性無顯著變化，從而揭示了蘋果蠹蛾CYP6B2基因參與了甲基谷硫磷和溴氰菊酯類農(nóng)藥的抗性機(jī)制。

中國農(nóng)科院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所2018年牽頭發(fā)起了“IAS1000”，首批啟動了25個重要入侵動物/雜草、農(nóng)業(yè)害蟲與資源動物的基因組測序工作。在國內(nèi)外多家單位的共同努力下，目前薇甘菊、紫莖澤蘭、非洲大蝸牛、蘋果綿蚜、甜菜夜蛾的測序與分析工作已經(jīng)完成，椰心葉甲、稻水象甲、番茄潛葉蛾等的基因組測序正在進(jìn)行。