「一種主要害蟲」：北卡羅來納州立大學研究人員幫助揭開「無處不在」的蟲子的基因藍圖

2020年10月21日

羅利 – 西花薊馬是一種比針頭大不了多少的入侵性昆蟲，對世界各地的農業造成了巨大的影響，每年對各種糧食、纖維和觀賞作物造成價值數十億美元的損失。科學家現在擁有完整的基因藍圖，可以幫助他們更好地了解這種害蟲並找到控制它的方法。

這項研究填補了農業科學和昆蟲科學領域的一項重大空白：它首次對纓翅目成員進行了基因組定序和分析，纓翅目包含 7000 多種帶有流蘇翅膀的小昆蟲。有關該研究的期刊文章已公開發表於 BMC生物 10 月 19 日。

多麗絲·羅滕伯格北卡羅來納州立大學昆蟲學和植物病理學系副教授，是該論文的主要作者。來自五大洲大學和研究機構的其他 56 位研究人員也做出了貢獻。

羅滕伯格表示，團隊的規模反映了西花薊馬的重要性，或者說 西花薊馬， 眾所周知，它以數百種田間和溫室種植的作物為食。

「它們無所不在——花、果樹、茄科作物——凡是你能想到的，」羅滕伯格說。 “它們是美國東南部和加利福尼亞州以及世界各地種植大量水果和蔬菜的地方的主要害蟲。”

薊馬基因體定序計畫隸屬於 i5k是一項雄心勃勃的國際努力，旨在對5,000 種節肢動物物種的基因組進行測序和分析，這些節肢動物包括昆蟲、甲殼類動物、蜘蛛和其他具有外骨骼、分段身體和成對關節腿的生物。

i5k 計畫重點關注對農業、食品安全、醫藥和能源生產重要的物種，有助於我們了解演化生物學、生態學等。

羅滕伯格和她的同事透過開發薊馬近交系開始了西花薊馬基因組計畫。隨後，貝勒醫學院的人類基因組定序中心對基因組進行了定序並進行組裝，羅滕伯格招募了來自世界各地的科學家來手動檢查自動 DNA 註釋，驗證基因的位置並確定這些基因的作用。

西花薊馬原產於北美西部，但自 20 世紀 70 年代以來，它們已迅速傳播到世界各地。這種昆蟲不僅透過取食和產卵來損害植物，還透過用病毒感染植物來損害植物，包括極難控制的番茄斑萎病毒。

番茄斑萎病毒 (TSWV) 已知可感染 1,000 多種植物，從菸草、花生到三色堇和菊花。事實上，TSWV 的宿主範圍是最大的植物病毒之一，其地理範圍也是如此。

儘管近幾十年來進行了大量研究旨在遏制病毒和西花薊馬對農業造成的損失，但Rotenberg 表示，基因組可以幫助研究人員在昆蟲近17,000 個基因中確定分子水平目標，從而加快解決方案的開發。

在基因組組裝計畫中，科學家們確定了與昆蟲繁殖能力相關的一組基因。具體來說，他們發現了與昆蟲的發育和繁殖、透過味覺和嗅覺尋找植物宿主、保護自身免受病原體侵害以及解毒植物產生的驅除昆蟲和人類用來殺死昆蟲的化學物質的能力相關的基因。

正如羅滕伯格指出的那樣，控制西花薊馬很困難，因為這種昆蟲繁殖迅速並且對殺蟲劑產生抗藥性。例如，有證據表明，在棉花中，薊馬已經進化出對六類不同作用方式的 19 種殺蟲劑的抗藥性。

「昆蟲學家和種植者非常清楚這一點：薊馬因快速建立抵抗力而臭名昭著，」羅滕伯格說。

“因此，你必須考慮開發和使用不同類型的化學品，並整合替代控制策略來管理這種害蟲。”

羅滕伯格說，西花薊馬基因組的可用性已經產生了影響。在北卡羅來納州立大學的實驗室中，她正在利用基因組來更好地了解西花薊馬和 TSWV 之間發生的分子水平相互作用，這項研究對於疾病預防至關重要。

「我們希望在昆蟲中找到與其傳播的病毒直接相互作用的分子，因為如果我們知道這些分子，那麼我們也許可以透過幹擾病毒與目標分子的結合來以某種方式破壞它們，」她說。

「這只是冰山一角。希望（基因組）成為人們可以長期使用的資源，即使其他人開始開發更好的新技術或新資源。”

(C) 北卡羅來納州立大學

原文來源： WRAL 技術線