啥?“幺蛾子”也爱吃萝卜青菜 | 农业研究数据资源

2020-05-13 55文献解读

爱吃萝卜青菜的不止有兔子,还有这只“幺蛾子”——小菜蛾。作为全球公认的十字花科植物杀手,小菜蛾除了在南极洲没有分布记录以外,足迹遍布全球。

2020年5月8日,Nature Communications杂志刊发了由福建农林大学闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室、华大、英属哥伦比亚大学、墨尔本大学、天津大学、阿德莱德大学、布鲁克大学、查尔斯特大学、大英博物馆等来自多个国家的科研机构和单位参与完成的小菜蛾群体研究成果。

小菜蛾_1

本次研究分析得出结论:小菜蛾的起源地为南美洲,改写了学界先前对小菜蛾起源地和演化历史的认识,结束了与小菜蛾起源相关问题的争议。532个样本的原始测序数据已保存在国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号:CNP0000018

研究背景

小菜蛾是分布最广泛的世界性害虫,它以栽培和野生的十字花科植物为采食对象,包括许多经济上重要的粮食作物,例如卷心菜,菜花和油菜籽。据估计,其在全球范围内每年引发的作物减产损失及防治费用高达40~50亿美元。同时,其繁殖能力极强,抗药水平也很高(对所有主要种类的杀虫剂都产生了抗药性),使得防治工作非常困难。

尽管近几十年来对小菜蛾的生物学、生态学和管理进行了深入研究,但是对其地理起源以及如何在除南极洲以外的所有大陆上成为如此成功的害虫的认识仍然不完整且极具争议。迄今为止,对小菜蛾基因组变异的全球模式知之甚少,而这一点对于了解小菜蛾的进化史及其快速适应杀虫剂的遗传基础是至关重要的。

研究内容

本次研究中,研究团队于2012~2014年,从全球六大洲55个国家和地区的114个采样点,每个采样点采集大约5个小菜蛾样本,采用全基因组测序技术及群体分析技术,结合谱系地理学研究方法,分析了532个小菜蛾基因组的变异模式。

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研究团队采用短读长测序技术对取样的小菜蛾个体进行全基因组测序。全球532只小菜蛾单个个体实际有效测序深度分布在5.3~17.41X之间,一共检测到40,107,925 SNPs 和22,736,441 indels。分析发现,小菜蛾的基因组变异呈现全球模式,个体SNP具有地区多样性,共有SNP比例低,这些特征都反应了小菜蛾基因组的高水平多态性,是小菜蛾能成功实现全球扩张并适应全球不同地区环境的重要因素。

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通过全基因组SNP构建群体进化树发现 SA group 小菜蛾与外群澳大利亚小菜蛾距离最近,这与采用线粒体基因组、采用COI 基因构建进化树的结果一致,揭示了小菜蛾的起源地是南美洲。

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研究团队采用SMC++ 算法分析了小菜蛾历史群体大小和分化时间,发现小菜蛾经历了三次主要的分化和扩张。

研究意义

研究团队通过小菜蛾群体基因组学研究,不仅解决了围绕小菜蛾起源问题的争议,确定了小菜蛾起源地,为寻找有效的生物防控天敌指明了方向,还同时分析了小菜蛾对环境和农药产生适应性的遗传基础,为小菜蛾抗药性的产生、进化和治理提供了重要的科学依据。

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参考文献:
You, M., Ke, F., You, S. et al. Variation among 532 genomes unveils the origin and evolutionary history of a global insect herbivore. Nat Commun 11, 2321 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-16178-9
信息来源:“华大科技BGITech”公众号
图片来源:均来自参考文献,如有侵权请联系删除。

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