由單個昆蟲構(gòu)建的斑點燈籠蠅的第一個基因組

農(nóng)業(yè)研究局(ARS)的科學家，與太平洋生物科學公司和賓夕法尼亞州立大學合作，已經(jīng)在雜志上發(fā)表的侵入斑Lanternfly(SLF)的第一個基因組Gigascience，他們做到了從單一卡住-的野生標本。

ARS丹尼爾·K·伊努耶(ARS Daniel K Inouye)美國太平洋盆地農(nóng)業(yè)研究中心的昆蟲學家斯科特·蓋布(Scott M. Geib)表示，這不僅是該害蟲的第一個公開基因組，而且沒有對其近親物種進行基因組測序，從而使數(shù)據(jù)變得更加重要。

SLF是中國，孟加拉國和越南的原住民，于2014年在賓夕法尼亞州首次發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)已傳播到弗吉尼亞州，馬里蘭州和紐約州。這種侵入性害蟲具有杏仁，蘋果，杏，葡萄，桃子，藍莓和啤酒花以及橡木，核桃木和楊樹等硬木的味道。如果SLF在美國廣泛建立，各種估計都將潛在的經(jīng)濟損失定在數(shù)十億美元。

“擁有這種有害生物的基因組，為更好地了解其生物學和行為打開了一扇門，并提出了更可能發(fā)生的潛在控制方法，例如通過了解昆蟲的嗅覺基因來誘捕誘餌，或者探索基因編輯或RNAi等途徑。”

盡管擁有SLF基因組對于這種入侵性有害生物的管理和控制至關(guān)重要，但是獲取遺傳數(shù)據(jù)所采用的方法也是一項令人矚目的成就。第一次，產(chǎn)生完整基因組序列所需的所有DNA均取自從賓夕法尼亞州雷丁市野生樹上采摘的一只昆蟲，該昆蟲位于Mt. Reading塔對面。佩恩。

解密該物種的基因組的障礙之一是其相對較大的基因組大小，約為22億個堿基對。通常，對于以前的測序系統(tǒng)，將需要許多測序運行來完成整個工作，而每次運行都消耗了被測序生物的可用DNA。

因此，通常要有足夠的DNA來完成完整的基因組序列，就需要將許多生物融合在一起，從而為產(chǎn)生錯誤提供了更多機會。為了避免這種潛在的錯誤，通常必須在集落中繁殖近交對象，尤其是昆蟲。

“與太平洋生物科學公司合作，并使用其新的測序平臺PacBio Sequel II，該測序平臺可從單次測序運行中獲得10倍的數(shù)據(jù)，因此我們能夠從單個樣本中產(chǎn)生足夠的覆蓋范圍。這使得轉(zhuǎn)彎非常快-圍繞數(shù)據(jù)和裝配，并降低了成本，在這種情況下，耗材不到2,000美元，當然還不包括測序儀器的購買價。” Geib解釋說。

為了基因組的完整性，由于沒有太多相關(guān)的基因組可以與SLF進行比較，因此研究小組檢查了一組“核心基因”，這些基因應在所有昆蟲中準確存在一次，并驗證了其中發(fā)現(xiàn)了多少個“核心基因”。這個基因組計劃。在這種情況下，他們發(fā)現(xiàn)了約97%的這些單拷貝核心基因，其重復率非常低。

蓋布說：“對如此龐大的昆蟲基因組進行快速測序，并表明沒有必要將昆蟲拉進一個殖民地，這提高了我們完成Ag100Pest項目的可行性。” ARS Ag100Pest計劃的重點是破譯100種昆蟲的基因組，這些昆蟲對農(nóng)作物和牲畜的破壞力最大，而且預計將對農(nóng)業(yè)和環(huán)境產(chǎn)生深遠的生物經(jīng)濟影響。他補充說：“現(xiàn)在，有了這個系統(tǒng)，做100個甚至1000個基因組就已經(jīng)不現(xiàn)實了。”

從少量DNA中獲得完整基因組的能力也使得考慮對物理上微小的昆蟲的基因組進行測序而無需捕獲或飼養(yǎng)大量任何一種物種成為現(xiàn)實。這擴大了可以進行基因測序的昆蟲的種類。