《基因组所萧玉涛团队揭示黄地老虎适应复杂环境的生长》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2024-03-13
  •   中国农业科学院深圳农业基因组研究所(岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心)萧玉涛团队在《BMC生物学杂志(BMC Biology)》上发表题为“Population genomics of Agrotis segetum provide insights into the local adaptive evolution of agricultural pests(黄地老虎的群体基因组学提供了对农业害虫适应性进化的认识)”的研究论文。该研究综合运用基因组学和群体基因组学等技术方法,详细阐明了重要鳞翅目地下害虫黄地老虎的种群遗传特征,对其低温适应性、杀虫剂抗性以及多寄主适应性等复杂环境的适应性遗传基础进行了解析,鉴定到淀粉和蔗糖代谢通路相关基因参与了黄地老虎的低温适应。

      生境条件对昆虫生存和繁衍至关重要,直接影响昆虫的生长速度、生殖能力和分布范围。面对复杂多变环境,昆虫进化出了一系列适应策略,这为其抗性产生和逆境适应提供了有利条件,对农业安全生产造成了严重的威胁。黄地老虎(Agrotis segetum)在中国广泛分布,可适应复杂多样的气候环境。该种类属于鳞翅目夜蛾科的杂食性地下害虫,其幼虫通常在近地面咬断植物的茎部,导致作物减产甚至绝产,带来严重的经济损失和生态破坏。因此,了解黄地老虎的种群遗传特征及抗逆机制对于黄地老虎的有效防控意义重大。

      为了深入了解黄地老虎的遗传多样性格局,研究团队采集了国内6个地区的黄地老虎种群进行全基因组重测序,基于单核苷酸多态性和结构变异信息将黄地老虎划分为新疆、华南、华北及东北4个群体。在此基础上,研究通过选择性消除分析和环境关联分析,鉴定出一系列参与黄地老虎环境适应的遗传位点,包括低温适应性、杀虫剂抗性以及多寄主适应性等。研究发现,淀粉和蔗糖代谢通路相关基因(GP、TPS)在群体间表现出强选择信号,可能在黄地老虎的低温适应中发挥了重要作用。

  • 原文来源:https://www.ebiotrade.com/newsf/2024-3/20240309064542697.htm
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    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2019-12-20
    • 嗅觉感知作为化学感知的重要组成部分,在动物的生存和繁殖中起到重要的作用。鱼类通过精密调节的嗅觉系统识别并分辨水中众多的化学信息,为食物定位、危险躲避、亲缘识别及生殖洄游等行为提供至关重要的信息。海斗深渊(>6000m)具有高压、温差巨大、终年无光、食物匮乏等特殊极端条件,是常规生命形式的禁区,而狮子鱼这一类群在全球范围内的海斗深渊中均有发现,说明狮子鱼能够在如此极端的环境下成功的生存和繁衍。其中马里亚纳狮子鱼是目前发现的最深的脊椎动物,生存范围可达到8100m。但是,目前尚未有关于深渊环境下鱼类嗅觉的适应性进化研究报道。 动物的嗅觉基因家族的进化与其生存环境下的生态需求紧密相关。例如,嗅觉功能基因的数目的改变与水生和陆生环境的不同、食性的转变、功能依赖性的改变等密切相关。马里亚纳狮子鱼可以迅速的被投放的诱饵所吸引,表明其嗅觉在觅食中具有重要的功能。其在深渊的生态环境中属于捕食者,位于食物链的顶端,但在物种丰度和数量贫乏的深渊环境中,其专一的以少数几种甲壳类生物为食。另外,由于生存在黑暗无光的环境,其视觉能力发生了褪化。因此,马里亚纳狮子鱼对嗅觉功能的依赖性既可能会由于特化的专一性食性而减弱,也可能会向补偿视觉的退化而增强方向发生适应性进化。 为了探讨上述科学问题,中国科学院何舜平研究员团队查找并注释了9种鱼类的嗅觉受体(OR)和痕量胺受体(TAAR)基因家族,并重点对比马里亚纳狮子鱼与其浅海近缘物种细纹狮子鱼之间的差异。研究发现马里亚纳狮子鱼的OR基因家族发生了大量的丢失,并伴随着很高比例的假基因化。而TAAR基因家族基因的数目变化不大。系统发育分析结果表明,马里亚纳狮子鱼和细纹狮子鱼嗅觉基因家族的组成高度保守。同细纹狮子鱼相比,马里亚纳狮子鱼OR基因家族的亚家族数量相近,但每个亚家族中的OR基因数目明显减少,而TAAR基因家族的亚家族数目发生减少,但亚家族中的TAAR数量增加。尽管马里亚纳狮子鱼OR亚家族普遍是收缩的,仍发现有个别亚家族发生扩张,这种亚家族间独立的进化历程反映了不同OR亚家族基因在深渊生态环境中面临独立的选择压力。进一步的进化选择压力的分析显示,OR基因在马里亚纳狮子鱼中发生了松弛选择,其功能依赖性降低。而TAAR基因则受到正选择作用,这表明TAAR基因在马里亚纳狮子鱼适应深渊生态环境中仍具有重要的作用,符合其能够迅速感知动物腐败后释放的胺的现象。这项研究首次揭示了马里亚纳狮子鱼在占据深渊环境中嗅觉发生了简单但专一的适应性进化历程,为进一步了解深渊中生物的生态适应提供了重要的基础和见解。 这一研究结果,近日发表在GENES 杂志 (https://www_mdpi.xilesou.top/2073-4425/10/11/910)。研究工作由博士生姜海峰等人完成,研究得到国家科技攻关计划和国家自然科学基金的资助。
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    • 编译者:huangcui
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    • 1936 年 12 月 7 日,最后一头袋狼在澳大利亚霍巴特死去。袋狼是一种有袋类捕食者,曾经从新几内亚迁移到塔斯马尼亚岛。12 月 11 日,研究人员在《自然—生态学与进化》杂志上 报告 了该物种的完整基因组。此项工作为了解袋狼的衰退及其同远亲——犬科成员的惊人相似性提供了线索。 遗传学家此前曾利用从存放在美国华盛顿史密森学会的袋狼身上拔下的毛发,测序过袋狼的线粒体基因组——通过母系遗传的一小段 DNA。在最新研究中,由墨尔本大学发育遗传学家 Andrew Pask 领导的团队通过对 1 个月大袋狼的组织进行取样,获得了更长的核基因组。这头袋狼于 1909 年在其母亲的育儿袋中被发现,并被放在酒精中保存起来。 和线粒体基因组相比,核基因组含有关于物种祖先的更多信息。该团队发现了遗传多样性的急剧下降,表明袋狼数量在约 12 万~ 7 万年前开始下降。而这一时期在人类到达澳大利亚之前。类似模式曾在袋獾的基因组中被发现。 参与测序工作的墨尔本大学生物学家 Charles Feigin 怀疑,变冷的气候使两个物种的栖息地缩小,从而使其更容易受人类活动影响。 尽管袋狼同犬科动物并不存在特别密切的关联,但两种动物拥有一个生活在约 1.6 亿年前的共同祖先,且两者头部形状极其相似。这表明两个物种可能以类似的方式适应了食肉生活。 为测试这种趋同进化,Feigin 和 Pask 带领的团队辨别出 81 个蛋白编码基因。犬科动物和袋狼均在这些基因上获得了类似的改变,包括一些在头骨发育中起作用的基因。不过,发生改变的基因似乎均未在自然选择的条件下出现进化,因此自然选择导致两个物种拥有共同特征是不可能的。 相反,研究人员提出,并不影响蛋白序列但影响它们如何被表达的 DNA 决定了两个物种均拥有长鼻子和一些其他特征。