湖南农业大学植保学院水稻害虫研究团队发布稻秆潜蝇全基因组图谱，阐释稻秆潜蝇暴发成灾机制

8月26日，Nature子刊Communications Biology（通讯生物学，中科院1区，IF=6.54，Top期刊）在线发表了湖南农业大学植物保护学院、湖南省植保植检站等单位共同合作完成的题为“A chromosome-level genome assembly provides insights into the environmental adaptability and outbreaks of Chlorops oryzae”的研究论文。研究团队完成了稻秆潜蝇基因组测序拼接及序列分析工作，全球首次完成及公布稻秆潜蝇染色体水平基因组序列，并探究了近年来稻秆潜蝇在部分稻区暴发危害的内在原因。

稻秆潜蝇广泛分布于中国、韩国、日本等东南亚各国。该虫此前主要在高海拔丘陵山区危害水稻。近年来，随着水稻种植结构的变化及化学杀虫剂不合理使用，稻秆潜蝇发生区域逐年扩大、危害程度逐年加重、呈现出由高海拔向低海拔稻区扩散危害的趋势，该虫可导致中稻减产10-30%，受害严重者甚至失收。近年该虫每年在湖南省发生面积约500万亩以上，目前稻秆潜蝇在湖南省局部区域已从水稻次要害虫上升主要害虫。

研究团队通过全基因组分析结合基因表达调控研究，揭示了稻秆潜蝇暴发成灾的内在机制。研究人员通过Illumina和PacBio数据与Hi-C映射技术相结合，完成了稻秆潜蝇染色体级别参考基因组组装，基因组大小为447.60 Mb，scaffold N50为117.57 Mb，通过Hi-C辅助组装技术进一步组装成4条染色体的基因组，挂载率超过93%。

研究发现，稻秆潜蝇基因组中包含了256.8 Mb重复序列、1378个tRNAs、161个miRNAs、130个rRNAs和93个snRNAs。14863个编码蛋白获得功能注释，对于后续功能基因的研究具有重要参考价值。通过比较基因组学分析，稻秆潜蝇基因组中有561个基因家族发生扩张，416个基因家族发生收缩。

在此基础上，研究人员利用高通量RNA测序分析了稻秆潜蝇幼虫在热胁迫条件下的基因表达变化，发现热激蛋白基因家族hsp83、hsp70、hsp68等在热胁迫响应中发挥重要作用，从热适应的角度解释了稻秆潜蝇在部分山区半山区稻区暴发危害的原因。同时，研究团队分析了杀虫剂代谢相关的解毒酶家族基因，明确了P450、GST等家族基因的系统发育关系，并分析了解毒酶家族基因染色体挂载及基因扩张收缩情况。最后，利用RNAi技术研究了昆虫生殖发育过程中重要的激素信号通路：保幼激素信号通路（JH）、蜕皮激素信号通路（20E）、胰岛素信号通路（Insulin）及营养信号通路（Nutrition）中关键基因（Met、Kr-h1、USP、InR、FOXO等）对稻秆潜蝇卵巢发育的影响。结果显示，稻秆潜蝇卵黄形成和卵巢发育受多种信号通路协同调控。本研究有助于分析外部因素对稻秆潜蝇适合度的影响，从不同角度解析了其暴发危害的机制。同时也为稻秆潜蝇绿色可持续防控技术的开发提供新思路。

湖南农业大学水稻害虫研究团队邱林博士与李有志教授为该论文共同通讯作者，已毕业博士生周艾琳为第一作者，湖南农业大学为论文第一完成单位。该研究得到了湖南省自然科学基金、长沙市自然科学基金和中国博士后基金等项目的资助。