近日，北京市農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所魏書軍研究員團(tuán)隊破譯了重大果樹害蟲梨小食心蟲染色體水平的基因組，揭示了該蟲適應(yīng)更新世氣候變化的基因組演化特征，研究結(jié)果發(fā)表于Nature子刊Communications Biology。

 

　　梨小食心蟲Grapholita molesta （Busck）是梨、桃等落葉果樹上的重大害蟲，幼蟲鉆蛀果實和新梢，造成嚴(yán)重為害，制約著水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。魏書軍研究員團(tuán)隊前期研究發(fā)現(xiàn)該蟲起源于我國西南地區(qū)，在更新世早期開始向外擴(kuò)散，在我國經(jīng)歷了第四紀(jì)復(fù)雜的氣候變化并形成了多個冰期避難所種群（Molecular Ecology，2015；BMC Evolutionary Biology，2018；Molecular Ecology，2021）。目前，該蟲已擴(kuò)散至全球主要水果產(chǎn)區(qū)，成為世界性果樹害蟲。

 

　　該項研究測定了梨小食心蟲高質(zhì)量基因組，組裝得到28條染色體，基因組大小為522 G，BUSCO完整度達(dá)到97.1%。通過研究發(fā)現(xiàn)該蟲發(fā)生了3次染色體融合事件，一次為鱗翅目祖先Z性染色體與一條常染色融合，形成了neo-Z染色體，另外兩次為兩組常染色體的融合。在此基礎(chǔ)上，研究了冰期避難所種群和冰期后定殖的種群的基因組特征，解析了梨小食心蟲對第四紀(jì)氣候變化的適應(yīng)性進(jìn)化，發(fā)現(xiàn)該蟲在冰期避難所種群中保持了較高的基因組多樣性，在倒數(shù)第二次盛冰期期間，避難所種群的有效種群大小明顯下降，但在末次盛冰期期間保持穩(wěn)定，表明倒數(shù)第二次盛冰期相較于末次冰盛期對該害蟲產(chǎn)生了更大的影響。基因組掃描分析發(fā)現(xiàn)，neo-Z染色體上的染色體倒位和1個晝夜節(jié)律基因Clk突變可能與避難所種群的形成有關(guān)，而能量代謝通路和翅發(fā)育通路基因在冰期后定殖種群中受到正選擇，揭示了第四紀(jì)氣候?qū)ΜF(xiàn)存物種適應(yīng)性進(jìn)化的多樣化影響機(jī)制。研究結(jié)果有助于理解我國復(fù)雜生態(tài)地理環(huán)境下農(nóng)業(yè)害蟲的演化特征與災(zāi)變機(jī)制，揭示害蟲對當(dāng)前和未來氣候變化的適應(yīng)性，為預(yù)測預(yù)報和防治技術(shù)研究提供新思路。

 

　　植物保護(hù)研究所曹利軍副研究員為論文第一作者，研究生宋威、范旭蕾、助理研究員陳金翠和澳大利亞墨爾本大學(xué)Ary Hoffmann教授為論文共同作者，魏書軍研究員為論文通訊作者。相關(guān)研究得到了國家自然科學(xué)基金項目（32070464）等項目的資助。

　　梨小食心蟲氣候適應(yīng)相關(guān)位點的全基因組掃描