在與害蟲的無聲較量中，人類正面臨著一場前所未有的智慧博弈。當傳統(tǒng)農藥逐漸失效，綠色防控技術亟待突破，破譯害蟲的基因密碼成了獲勝的關鍵所在。

　　高質量的基因組圖譜，如同一張“地圖”，為開發(fā)新的綠色防治手段，靶標的精準發(fā)現(xiàn)與定位提供了關鍵指引。然而，如何繪制一張準確、完整的“地圖”？這場關乎生態(tài)平衡的攻防戰(zhàn)，科研人員找到了破局之道。

　　12月3日，中國農業(yè)科學院深圳農業(yè)基因組研究所研究員王桂榮課題組聯(lián)合崔鵬課題組在國際學術期刊《自然·通訊》上發(fā)表研究論文，研究以“果蔬殺手”橘小實蠅為研究對象，成功構建了在小個體高雜合害蟲中最完整的基因組圖譜，并在Y染色體區(qū)域和氣味受體基因家族進行了潛在綠色農藥分子靶標挖掘與驗證。

　　橘小實蠅，因其食性雜、寄主廣、繁殖力強，被稱為果蔬界的“頭號殺手”。想要“看清”它們，并不是一件容易的事。與大多數(shù)農業(yè)害蟲一樣，橘小實蠅的體長僅有8毫米，是典型的小個體農業(yè)害蟲，小體型決定了其能夠提供的DNA起始量有限，單個橘小實蠅能提取的DNA含量僅有1微克，無法達到傳統(tǒng)測序建庫至少需要5微克DNA的要求。

　　“橘小實蠅的基因組高度雜合，這意味著‘地圖’上存在多個高度相似的地點，如何辨別并正確標識它們是決定‘地圖’好壞的關鍵?！蓖豕饦s說。

　　近年來，科研人員陸續(xù)發(fā)布了多個橘小實蠅基因組版本，然而，這些基因組大多基于混合個體組裝，尤其是在中心粒、性染色體這些富含重復的基因序列區(qū)域有較多的“盲區(qū)”，最后得出的“地圖”并不算完美。

　　論文共同第一作者、中國農業(yè)科學院深圳農業(yè)基因組研究所副研究員劉偉說，理想情況下，從染色體一端的端粒到另一端的端粒應該連續(xù)完整，但此前發(fā)布的基因組序列中由于重復DNA序列或未知基因組區(qū)域產生了多處空白。

　　“這就像一幅關鍵區(qū)域缺失或模糊不清的地圖，雖然我們能看清大致的輪廓分布，但關鍵的地標信息卻丟失了?！眲フf。

　　他告訴記者，這些空白嚴重限制了我們對橘小實蠅生物學特性的深入理解。例如，其強大的環(huán)境適應性和抗藥性可能就隱藏在這些重復序列構成的“盲區(qū)”之中，而開發(fā)高效的綠色防控技術也迫切需要一份能清晰標注“關鍵位置信息”的“完整地圖”。

　　科研團隊提出了一種新的組裝策略。他們以單個體雄蟲的測序數(shù)據(jù)作為基本骨架，整合群體測序數(shù)據(jù)，利用不同的測序技術相互補充。

　　這是一個不同尋常的選擇。

　　論文共同第一作者、中國農業(yè)科學院深圳農業(yè)基因組研究所副研究員林強說，在以往的研究中，由于技術限制，科研人員常常需要將不同個體昆蟲混合在一起，以達到傳統(tǒng)測序所需的DNA量。有時，為了降低分析難度，會特意選擇遺傳背景更簡單的雌蟲。但這就像把許多張相似但不完全一樣的地圖碎片混在一起拼圖，最終拼出的地圖會充滿重疊的“重影”，模糊不清。

　　“更重要的是，這種方法會完全丟失只有雄蟲才擁有的Y染色體地圖，而這部分信息對于理解雄性發(fā)育和開發(fā)針對雄蟲的防控技術至關重要?！绷謴娬f。

　　科研團隊在單體雄蟲的基礎上，成功組裝出了接近600Mb、中心粒和端粒區(qū)域較為完整，并包含性染色體的T2T級別基因組。

　　與其他橘小實蠅基因組參考版本相比，新的基因組“地圖”首次實現(xiàn)了從端粒到端粒的無缺口完整覆蓋，填補了以往基因組中高度重復的復雜區(qū)域留下的空白。

　　這張高清基因“地圖”給科研團隊帶來了驚喜發(fā)現(xiàn)：橘小實蠅的中心粒區(qū)域由3種不同類型的衛(wèi)星DNA組成，呈現(xiàn)出從中心區(qū)向兩端異質性逐漸遞減的分布規(guī)律；首次在Y染色體上鑒定到一個在雄蟲全組織表達的ATP合成酶β亞基基因，推測與雄蟲生命活動的高能需求相關；發(fā)現(xiàn)了新的氣味受體基因。

　　論文共同通訊作者、中國農業(yè)科學院深圳農業(yè)基因組研究所研究員崔鵬說，該研究挖掘出了Y染色體特異性基因和氣味受體等潛在的綠色防控技術靶標，為害蟲綠色防控技術的研發(fā)與優(yōu)化提供了高質量參考基因組資源。

　　中青報·中青網記者 邱晨輝 來源：中國青年報

　　2025年12月08日 07版