比较基因组研究揭示了棉铃虫寄主植物适应性的遗传基础

近日BMC Biology发表了由澳大利亚科学家主导完成的有关棉铃虫基因组的工作，标志着两种棉铃虫基因组（Helicoverpa armigera和Helicoverpa zea）的破译和遗传信息的释放。

棉铃虫Helicoverpa armigera和美洲棉铃虫Helicoverpazea是超级农业害虫（mega pest），取食为害多种重要的经济作物如玉米、大豆和棉花。该两种棉铃虫的物种分化推测在150万年前，分别分布在旧大陆和美洲新大陆，但近年来棉铃虫已成功入侵美洲大陆。相对美洲棉铃虫，棉铃虫的寄主植物更广，且更容易产生对杀虫剂（含Bt）的抗药性。科学家们采用比较基因组学、转录组学以及基因组重测序等技术与分析手段，剖析了棉铃虫多食性、以及两种棉铃虫适应性差异的遗传基础。

研究发现，相对于其它鳞翅目昆虫，该两种棉铃虫具有更多数量的解毒、消化以及味觉受体基因，而且这些大量扩张的基因家族还发生了快速地歧异进化。两种棉铃虫相比，美洲棉铃虫失去了一些解毒酶基因和大约50个味觉受体基因，还缺乏一些棉铃虫中已知的杀虫剂抗性的基因；而棉铃虫的基因多态性整体上要高，并通过调控更多基因的表达（包括许多解毒和消化基因）以适应不同的寄主植物。研究结果显示，两种棉铃虫的极端杂食性是寄主发现与利用相关基因的大量扩增和新功能化，以及对不同寄主植物的转录相应机制的多样化的结果。