陈巨莲研究团队完成中国小麦重要蚜虫狄草谷网蚜Sitobion miscanthi的基因组测序解析工作

    2019年8月21日,陈巨莲研究团队在 Gigascience (生物1区,3年IF 7.2)上在线发表了题为“A chromosome-level draft genome of the grain aphid Sitobion miscanthi ”的文章,首次报道了狄草谷网蚜 S. miscanthi 的基因组组装和解析工作。借助于先进的第三代测序平台Pacbio完成了狄草谷网蚜廊坊种群(Langfang-1)的基因组测序,成功组装出该蚜的基因组精细图谱草图,并进一步利用Hi-C技术,实现了染色体级别的装载。V1.0版本的狄草谷网蚜基因组大小为397.90Mb,ContigN50长达2.05Mb;含9条scaffolds,与狄草谷网蚜染色体数目一致(2n="18),scaffold N50长达36.26Mb;注释出16006个编码基因,重复序列占基因组的26.41%,基因杂合度约为0.573%,GC含量约为30.253%。以上指标均证明该蚜基因组属高杂合、复杂昆虫基因组,相关进展具有突破性。与其他13种蚜虫或节肢动物的系统进化分析显示,狄草谷网蚜与豌豆蚜关系相对较近,大约在7.69-8.83亿年前由同一祖先分化为目前的2个种。
    小麦蚜虫是我国小麦上最重要的害虫, 每年由麦蚜为害引起的小麦减产达10-40%,严重威胁我国小麦生产与粮食安全。 狄草谷网蚜 属半翅目、蚜科, 是 我国各麦区的蚜虫优势种,在中国曾被误定为麦长管蚜 Sitobion avenae ,目前仍在普遍沿用。狄草谷网蚜为寡食性的刺吸式害虫,主要寄主植物为麦类作物及禾本科杂草;生殖方式分孤雌生殖与有性生殖两种,孤雌生殖种群中存在有翅与无翅的二型性,是研究蚜虫-寄主植物协同进化,比较广食性与寡食性差异机制,有、无性生殖方式交替,翅表型可塑的理想模式昆虫。该蚜精细基因组图谱组装工作的完成,随着后期更多个性化数据装配和分析,新版基因组精细图谱将保持持续更新,对深入开展蚜虫功能进化、表型可塑性等表观遗传学,植物-蚜虫-天敌多营养级互作研究提供奠定良好基础,在应用及基础研究领域均具有重要意义。
    植物病虫害生物学国家重点实验室为唯一完成单位,研究生蒋欣、张倩和博士后秦耀果为本文并列第一作者,范佳副研究员和陈巨莲研究员为并列通讯作者。研究工作分别获得国家重点研究开发项目(2017YFD0200900, 2016YFD0300700, 2017YFD0201700)和国家自然科学基金( 31871966, 31871979)资助。