“一种主要害虫”：北卡罗来纳州立大学研究人员帮助揭开一种“无处不在”的虫子的基因蓝图

2020 年 10 月 21 日

罗利 – 西方花蓟马是一种入侵性昆虫，体型比针头大不了多少，它对世界各地的农业造成巨大破坏，每年给各种粮食、纤维和观赏作物造成数十亿美元的损失。科学家现在有了一份完整的基因蓝图，可以帮助他们更好地了解这种害虫，并找到控制它的方法。

这项研究填补了农业科学和昆虫科学领域的一个重大空白：它首次公布了缨翅目昆虫的基因组序列和分析，而缨翅目昆虫包含超过 7,000 种长有缨翅的小昆虫。关于该研究的期刊文章以开放获取形式发表于 BMC生物学 10 月 19 日。

多丽丝·罗滕伯格北卡罗来纳州立大学昆虫学和植物病理学系副教授是该论文的主要作者。来自五大洲大学和研究机构的 56 名其他研究人员也参与了该论文的撰写。

罗滕伯格说，队伍的规模反映了西方花蓟马的重要性，也就是 西花蓟马， 据了解，它以数百种田间和温室种植的作物为食。

“它们无处不在——花、果树、茄科作物——你能想到的任何东西，”罗滕伯格说。“它们是美国东南部和加利福尼亚以及世界上任何有大量水果和蔬菜种植的地方的主要害虫。”

蓟马基因组测序项目隶属于 i5k这是一项雄心勃勃的国际合作，旨在对 5,000 种节肢动物（包括昆虫、甲壳类动物、蜘蛛以及其他具有外骨骼、分节身体和成对关节足的生物）进行基因组测序和分析。

i5k计划重点关注对农业、食品安全、医药和能源生产至关重要的物种，并有助于我们了解进化生物学、生态学等。

罗滕伯格和她的同事通过开发蓟马的近交系开始了西方花蓟马基因组计划。贝勒医学院人类基因组测序中心随后对基因组进行了测序并组装，罗滕伯格招募了来自世界各地的科学家来手动检查自动 DNA 注释，验证基因的位置并确定这些基因的作用。

西方花蓟马原产于北美西部，但自 20 世纪 70 年代以来，它们迅速蔓延到世界各地。这种昆虫不仅通过在植物上进食和产卵来破坏植物，还会使植物感染病毒，包括极难控制的番茄斑萎病毒。

番茄斑萎病毒（TSWV）已知可感染 1,000 多种植物，从烟草、花生到三色堇和菊花。事实上，TSWV 的宿主范围是植物病毒中最大的，其地理分布范围也是最大的。

尽管近几十年来已经进行了大量研究，旨在遏制病毒和西方花蓟马对农业造成的破坏，但罗滕伯格表示，基因组可以帮助研究人员在昆虫的近 17,000 个基因中找到分子水平的目标，从而加速解决方案的开发。

在基因组组装项目中，科学家发现了与昆虫生长能力相关的基因。具体来说，他们发现了与昆虫发育和繁殖能力、通过味觉和嗅觉寻找植物宿主、保护自己免受病原体侵害以及解毒植物产生的驱虫化学物质和人类用来杀死昆虫的能力相关的基因。

罗滕伯格指出，控制西花蓟马非常困难，因为这种昆虫繁殖迅速，对杀虫剂产生了抗药性。例如，在棉花中，有证据表明，蓟马已经对 6 类作用方式不同的 19 种杀虫剂产生了抗药性。

罗滕伯格说：“昆虫学家和种植者都非常清楚这一点：蓟马因能够迅速产生抗药性而臭名昭著。”

“因此，你必须考虑开发和使用不同类型的化学品并整合替代控制策略来控制这种害虫。”

罗滕伯格说，西方花蓟马基因组的可用性已经产生了影响。在她的北卡罗来纳州立大学实验室中，她正在利用基因组来进一步研究西方花蓟马和 TSWV 之间发生的分子水平相互作用——这项研究对于疾病预防至关重要。

她说：“我们希望找到昆虫体内与其传播的病毒直接相互作用的分子，因为如果我们知道这些分子，那么我们或许可以通过干扰病毒与目标分子的结合来破坏它们。”

“而这只是冰山一角。希望（基因组）能成为人们可以长期使用的资源，即使其他人开始开发更好的新技术或新资源。”

(C) 北卡罗来纳州立大学

原文来源： WRAL 技术线