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研究揭示重大入侵害虫苹果蠹蛾入侵机制

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  9月17日,由中国农业科学院植物保护研究所农业入侵生物预防与监控创新团队牵头,联合中国农科院深圳农业基因组研究所、浙江大学、西北农林科技大学、湖南农业大学、CABI-亚洲中心、青岛农业大学、美国堪萨斯大学、法国农业科学研究院等单位,通过高通量测序技术和全基因组关联分析完成苹果蠹蛾染色体水平的基因组研究,并从基因复制和突变两个角度揭示了苹果蠹蛾在全球入侵过程中的寄主适应性进化和抗药性的分子机制,为苹果蠹蛾的综合治理提供了新思路与新方法。相关研究成果在线发表在《自然通讯(Nature Communications)》上。

  世界重大入侵害虫苹果蠹蛾原产于欧亚大陆南部地区,以幼虫钻蛀到苹果、梨等果实为害,造成严重落果。目前已入侵六大洲70个国家,在我国年发生面积约为75万亩,造成的经济损失高达3亿元/年。苹果蠹蛾对非疫区威胁的压力持续增加,潜在经济损失将高达140亿元/年。

  该研究借助二代Illumina、三代PacBio、BioNano和Hi-C等高通量测序技术,构建了世界重大入侵害虫苹果蠹蛾高质量的染色体水平的基因组,分析了其化学感受和抗药性基因家族的进化,并利用全基因组关联分析鉴定了与化学农药抗性相关基因的突变。分析发现,苹果蠹蛾气味受体基因家族中多个基因在进化过程中发生了拷贝事件,其中包括OR3基因的拷贝,生成了OR3aOR3b。同时,通过对抗药性相关基因家族的进化分析发现,苹果蠹蛾基因组中大量的P450基因可能增强其解毒代谢能力。研究发现与敏感品系相比,抗性品系(Raz-甲基谷硫磷和Rv-溴氰菊酯)个体中CYP6B2基因启动子区域有3个位点发生突变,预示着CYP6B2基因参与苹果蠹蛾对甲基谷硫磷和溴氰菊酯两种化学农药的抗性,进一步功能研究揭示苹果蠹蛾CYP6B2基因参与了甲基谷硫磷和溴氰菊酯类农药的抗性机制。

  该研究得到国家重点研发项目、国家自然科学基金和中国捐赠CABI发展基金资助。(通讯员 汪开卷)

  原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-12175-9

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