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森环森保所完成美国白蛾基因组测序及种群入侵机制分析

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【来源】: 中国林业科学研究院
【时间】: 2018-12-17
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美国白蛾原产于北美,是一种全球范围的检疫性害虫。美国白蛾是典型的多食性害虫,危害寄主范围十分广泛,上述特性使其极易爆发成灾。自1979年美国白蛾在我国辽宁省丹东市首次发现以来,目前已扩散到长江流域,疫区涉及10余个省(市、区),对我国林业、农业带来严重的经济损失,被列入我国首批外来入侵物种名单。外来入侵生物对我国本地生态环境和生物多样性造成了巨大破坏,经济损失巨大。目前,外来入侵种快速适应新生境的分子机制尚不清楚。
  森环森保所昆虫生态与害虫管理学科组与中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所,借助高通量测序、CRISPR/Cas9等技术手段,构建了高质量的美国白蛾基因组和高效的基因编辑平台,分析了美国白蛾在我国环渤海地区多个发生地点的群体遗传学特征。发现入侵我国的美国白蛾种群在基因组水平呈现典型的“瓶颈效应”,同时,发现美国白蛾入侵种群的基因编码区,特别是非同义位点,相较于基因组其它区域呈现更高的杂合子比例,提示功能多样性可能在白蛾入侵过程中发挥重要作用。此外,研究人员还发现美国白蛾苦味受体基因显著扩张,推断经味觉受体和糖代谢通路变异调节的代谢可塑性可能在美国白蛾快速适应新生境的过程中发挥重要作用。另一方面,通过与鳞翅目经典的吐丝结茧昆虫-家蚕比较,研究人员发现美国白蛾低龄幼虫的丝腺具有特殊的表达格局,并鉴定到保幼激素通路、转录因子等特异性调节美国白蛾丝腺发育的重要基因。研究成果为外来入侵种的综合防治提供了理论基础。
  该研究已于2018年12月11日在国际学术期刊《Nature Ecology & Evolution》在线发表。中科院植生生态所博士研究生武宁宁、森环森保所副研究员张苏芳博士等为本论文的共同第一作者,植生生态所詹帅研究员、黄勇平研究员、以及森环森保所张真研究员为共同通讯作者;美国肯塔基大学、加州大学欧文分校等国内外科研人员指导、协助部分研究工作。本研究得到国家自然科学基金、科技部、中国科学院、林业公益性行业科研专项、中国林业科学研究院院所基金等项目资助。

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