蚜虫基因组图谱出炉 有助于防治蚜虫技术研发

陈超

2010年02月24日08:25  来源:《科技日报》

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  国际蚜虫基因组联盟已成功地对农业害虫“蚜虫”进了基因组测序。根据对蚜虫基因信息的解读,研究人员期冀将来能开发出防治蚜虫的有效方法。该研究成果发表于2月23日美国《公共科学图书馆·生物学》杂志的网络版上。

  蚜虫是以植物的韧皮部流体为物的小型昆虫,不但以集团形式吸取植物的养分,而且是传播植物病毒的媒介,给全世界农作物带来巨大灾害。蚜虫能够收纳合成营养成分的共生细菌,并从一亿年前逐代相传,因此与各种微生物有着密切的关系。蚜虫还可以适应环境条件的变化,不断在单性繁殖和有性繁殖之间切换,变换自如地产生出各种表现形态。蚜虫由于具有非常奇特的生物学特性,也因而成为基础生物学研究重要的生物模型。

  国际蚜虫基因组联盟的研究小组在北美采集到“豌豆蚜虫”,并提取其DNA,利用鸟枪测序法(shotgun sequence method)对其基因序列进行排序。在全基因组5亿个碱基对中,绘制了其中约4亿5000万个碱基对的序列图谱。国际研究小组利用计算机对遗传基因进行了预测,并对其中部分基因实行了手动结构验证,以对自动预测结果进行修正。

  结果发现,蚜虫在昆虫中具有数量最多的遗传基因35000个。研究人员证实蚜虫具有非常独特的基因组特性:大量基因重复,重复基因在昆虫中属最多,约达2500组,总数13000个基因;免疫相关基因大量缺失;代谢相关基因组与蚜虫巴克纳氏菌构成辅助代谢体系;从共生细菌获得10种以上的基因,多发现于菌细胞。

  研究人员认为,大量重复基因的发现,如单性生殖基因、信号传输复制基因和对病毒媒介起重要作用的膜输送相关基因,对揭开蚜虫独特特性的分子基础起到了重要作用。蚜虫放弃对来自外部微生物的攻击能力,使其成功地与各种微生物形成共生。蚜虫与共生细菌等各种异种生物就像一个生物一样协调代谢,构筑成二者不可分的关系。

  人们一般使用药物对蚜虫进行防治,但化学药物防治害虫损害人类健康及增加环境的负担。近年来,已出现了对农药具有耐药性的蚜虫群。此次蚜虫基因组测序研究,不但使人们对蚜虫的特异生物学特性有了更深入的了解,还将对发生学、进化学、生态学、动物学、微生物学等生物学的广泛领域造成了巨大影响。(陈超)

(责任编辑:王太拓(实习))
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