2024-03-26
世界上每一种昆虫都是经过千百万年的长期演化而形成的，与人类一样都是地球生物圈的一分子，具有其存在的合理性和自然价值，在虫体、虫产品和虫行为等方面具有无穷的开发利用潜力。蜂蚕均是重要的经济昆虫，开展蜂蚕资源普查是第三次全国畜禽遗传资源普查重要内容，基因组学、转录组学、代谢组学和蛋白组学为评估蜂蚕品种分子遗传特性、挖掘生产性能变化情况，发掘新资源、加大珍惜资源收集保护力度等工作提供强效助力。
图1 蜂、蚕等昆虫示意图
多组学在昆虫领域资源普查中的应用 结合已发表多组学文章，小派为大家整理了昆虫领域的主要研究方向： 1.种群资源普查分析：通过对不同品种或地理种群的昆虫进行基因组学、转录组学、代谢组学测序和分析，可以深入研究其遗传差异和进化关系，为种质资源的保护和利用提供科学依据。 2.优良性状挖掘：全组学方法有助于挖掘昆虫中的优良性状相关基因。例如，在蜜蜂中，可以研究与其高效采集、酿蜜、授粉等能力相关的基因；在蚕中，可以探索与蚕丝产量、质量等经济性状相关的基因。全组学研究有助于通过分子育种手段培育出具有优良性状的昆虫新品种。 3.生态适应性研究：通过比较不同环境条件下昆虫的基因组、转录组或代谢组变化，可以揭示它们适应环境的分子基础和生物学机制，为生态保护和资源利用提供指导。 4.入侵溯源研究：通过比较入侵昆虫与本地物种的基因组、转录组和代谢组差异，可以深入了解入侵昆虫的遗传起源，确定其可能的原产地或扩散路径，并揭示入侵昆虫在竞争、捕食和共生关系中的优势，以及它们对生态系统的影响。 5.疾病与抗逆性研究：通过比较患病与健康昆虫的全组学数据，可以识别与疾病相关的基因或代谢途径；同时，研究昆虫对不同逆境（如气候变化、环境污染等）的响应机制，有助于培育出更具抗逆性的品种。
昆虫资源普查相关国自然资助情况 国自然申请已落下帷幕，但种质资源普查与保护的奋斗之路远远没有结束。小派整理了一些往年国自然中标项目情况（表1）。2023年和2024年国自然生命科学部设立的重点项目立项蜂蚕领域为“畜禽、蜂蚕重要性状的形成与调控机制（C17）”，利用多组学探究蜂蚕等昆虫性状、生产性能、入侵溯源、适应机制等已成为本领域研究重点。 表1：蜂蚕资源普查相关国自然部分中标项目 资助类别 项目名称 批准年份 重点项目 基于“千蚕基因组”的茧丝关键品质性状遗传基础及强韧化机制解析 2023 青年科学基金项目 我国苹果蠹蛾种群遗传分化及气候适应性进化 2022 面上项目 基于全基因组重测序的橘小实蝇种群遗传结构与入侵溯源研究 2019
多组学在昆虫领域资源普查中的应用文章 案例一 文章标题：Population genomic insights into invasion success in a polyphagous agricultural pest, Halyomorpha halys 期刊名：Molecular Ecology 影响因子：4.9 茶翅蝽是一种高度侵袭性的害虫，原产于东亚，是一种多食性昆虫。它具有很高的扩散能力和与特有物种竞争的潜力，给农业和园艺造成严重的滋扰。尽管广泛使用杀虫剂、信息素诱饵和植物气味诱饵，茶翅蝽仍然对农业造成损害。本研究利用ddRAD-seq发现了与杀虫剂抗性和嗅觉基因非常接近的显著差异SNP，比较群体中异常SNP等位基因频率的差异表明，茶翅蝽入侵成功可能是由长期遗传变异演变而来的。此外，本研究确定了可能与成功入侵相关的具有生物学意义的基因组变异，变异位于基因附近，这些基因具有众所周知的杀虫剂抗性和感官感知功能。尽管目前还没有关于茶翅蝽杀虫剂抗性的报道，但本结果表明，抗性表型可能为长期变异中进化累计获得。 研究技术路线图和结果展示 案例二 文章标题：High-resolution silkworm pan-genome provides genetic insights into artificial selection and ecological adaptation 期刊名：Nature Communications 影响因子：16.6 家蚕是生产蚕丝的重要经济昆虫，是"织物皇后"。目前可用的基因组限制了对其遗传多样性的理解和对育种有价值等位基因的发现。本研究对1078个家蚕进行了深度重测序，并为545个代表个体进行长读长ONT测序，组装获得了545个蚕的高质量基因组，构建了一个高分辨率的泛基因组数据集，揭示了数百个可能对家蚕人工选择(驯化和繁殖)有贡献的基因和SV，并进一步挖掘到4个基因分别负责2个经济性状(蚕丝产量和蚕丝细度)和2个生态适应性性状(卵滞育和警戒色)。本研究基于数百个长读长ONT测序基因组生成的泛基因组为家蚕功能基因组研究和育种提供了高通量和准确评估有价值等位基因的资源。这为家蚕基础研究和分子育种开辟了新的时代，也为其他物种的大规模泛基因组研究提供了指南。 研究技术路线图和结果展示
派森诺生物合作客户部分已发表文章---昆虫方向 期刊 影响因子 标题 Ecotoxicology and Environmental Safety 6.8 Transcriptomic analysis reveals Apis mellifera adaptations to high temperature and high humidity Molecular Ecology 4.9 Molecular Ecology 4.9 Polygenic adaptation contributes to the invasive success of the Colorado potato beetle Biochimica et Biophysica Acta-Gene Regulatory Mechanisms 4.7 BmSUC1 is essential for glycometabolism modulation in the silkworm, Bombyx mori BMC Genomics 4.4 Transcriptome profiling of pyrethroid resistant and susceptible mosquitoes in the malaria vector, Anopheles sinensis BMC Genomics 4.4 Age influences the olfactory profiles of the migratory oriental armyworm mythimna separate at the molecular level Microbial Pathogenesis 3.8 Identify immune-related genes of adzuki bean weevil (Callosobruchus chinensis) in response to bacteria challenge by transcriptome analysis PLoS One 3.7 Identification of Putative Olfactory Genesfrom the Oriental Fruit Moth Grapholita molesta via an Antennal Transcriptome Analysis PLoS One 3.7 Transcriptomic and metabolomic profiles of Chinese citrus fly, Bactrocera minax (Diptera: Tephritidae), along with pupal developmentprovide insight into diapause program Insects 3 Miocene Diversification and High-Altitude Adaptation of Parnassius Butterflies (Lepidoptera:Papilionidae) in Qinghai–Tibet Plateau Revealed by Large-Scale Transcriptomic Data
