“粮食杀手”再遇对手!中国科学家成功破译草地贪夜蛾耐药基因 | CNGBdb支撑发表科研成果速递

2020-11-11 426CNGBdb

2020年10月27日,云南农业大学、中科院动物所和华大等联合团队通过多组学技术的整合,完成了草地贪夜蛾染色体水平基因组的测序分析,成功破译草地贪夜蛾的耐药基因。该成果的研究论文于2020年10月27日发表在细胞生物学权威期刊Protein & Cell(IF= 10.164),这是继2019年完成全球首次草地贪夜蛾染色体级别基因组组装后的再一突破。

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此项研究的原始测序数据、染色体级别基因组组装数据、转录组和重测序数据均已保存在国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号分别为:CNP0000513CNP0001020

研究背景

草地贪夜蛾原产于美洲,寄主植物多达350多种,包括玉米、小麦、甘蔗、水稻、花生和辣椒等80多种经济作物。2019年1月由缅甸传入我国,迅速扩散至26个省区市,随着发生区域持续扩大,我国年受害作物面积可达上亿亩。2020年农业农村部发布的一类农作物病虫害名录中,草地贪夜蛾位列第一。草地贪夜蛾已对我国粮食安全生产构成极大威胁,了解其遗传背景及抗药性对制定有效的防控策略具有重要意义。

研究内容

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研究人员对草地贪夜蛾进行了染色体水平的基因组组装,并比较了美国、非洲和中国的多个草地贪夜蛾种群基因重测序结果,发现来自美国的草地贪夜蛾样本同时具有C(玉米型)和R(水稻型)两个品系,而中国和非洲的样本只有C品系。这表明,中国和非洲的草地贪夜蛾种群与美国的种群之间有着显著的遗传分化,入侵中国的草地贪夜蛾种群极有可能来自于非洲。基因组学分析显示:入侵中国的草地贪夜蛾细胞色素P450、解螺旋酶等多个基因家族出现显著扩增,其中P450家族多达425个基因(达近缘种斜纹夜蛾的3倍),且有283个为草地贪夜蛾特有。

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在获得染色体水平基因组的基础上,研究人员进一步测定了23种农药处理后的草地贪夜蛾转录组水平差异,发现不同农药处理后的草地贪夜蛾转录组谱产生了不同的变化,几个与解毒相关的基因如:AOX、UGT和GST对农药处理产生了特异性反应。

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研究意义

该研究利用短读长、长读长测序、Hi-C、全基因组重测序和RNA-Seq等多组学技术,完成了基因组测序分析,找到了草地贪夜蛾的耐药基因,为深入研究草地贪夜蛾的入侵扩散机理和制定有效防控策略奠定了坚实基础。这将为其他重大生物灾害防控提供借鉴和参考,提升我国外来物种入侵的防范和应对能力,降低外来入侵物种对中国农业生物多样性的威胁,确保国家生物安全具有重要意义。

如何将数据存储至CNGBdb并完成文章发表?

CNGBdb 的数据[存]储功能由旗下的国家基因库序列归档系统(CNSA,db.cngb.org/cnsa)负责,这是国内首个实现在线批量上传和审编的组学数据归档库,可支撑全球科研成果发表。截至2020年10月27日,CNSA已支持论文发表166篇,发表期刊101个,包括Lancet、Nature、Science、Cell等。

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参考文献:
Gui, F., Lan, T., Zhao, Y. et al. Genomic and transcriptomic analysis unveils population evolution and development of pesticide resistance in fall armyworm Spodoptera frugiperda.Protein Cell (2020). 
信息和部分图片来源于“华大科技BGITech” 公众号, 其他图片来源于参考文献。

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