科罗拉多马铃薯甲虫基因组可以深入了解主要的农业害虫

科罗拉多马铃薯甲虫因其在启动农药行业中的作用而臭名昭着 - 以及它能够抵抗为阻止它而开发的杀虫剂。管理甲虫每年花费数千万美元，但如果不加以控制，这可能会造成数十亿美元损失。

为了更好地了解这种顽强的害虫，由威斯康星大学麦迪逊分校昆虫学家Sean Schoville领导的科学家小组对甲虫的基因组进行了测序，探测其基因，寻找其对新环境和杀虫剂的惊人适应性的线索。这些新信息揭示了这种昆虫如何跳跃到新的植物宿主和处理毒素，它将帮助研究人员探索更多控制甲虫的方法。

来自其他33所研究所和大学的Schoville及其同事在2018年1月31日的科学报告中报告了他们的发现。

科罗拉多马铃薯甲虫的快速传播，坚韧和可识别的虎状条纹自19世纪开始侵袭马铃薯以来引起了全球的关注。在20世纪40年代，德国将甲虫作为潜在的农业武器进行了调查，战后传播到苏联集团引发了一场反美宣传活动，将入侵列入外界。更为温和的是，它已被许多国家的邮票所采用，并在教室中用于教育昆虫生命周期。

但是甲虫能够快速发展对杀虫剂的抵抗力，并且能够传播到以前被认为是荒凉的气候中，这种气候已经让昆虫学家着迷和挫败了几十年。

“试图开发新型杀虫剂的所有努力都只是通过像这样的害虫从水中吹出来，可以很快克服它，”Schoville说。“这对马铃薯种植者和试图管理马铃薯种植者的农业昆虫学家构成了挑战。从进化的角度来看，这只是令人着迷。”

在甲虫的基因组中，Schoville的团队发现了一系列多样化的基因，用于消化植物蛋白，帮助甲虫在宿主身上茁壮成长。甲虫也有更多的基因用于感知苦味，可能是因为他们喜欢苦涩的茄属植物家族，其中马铃薯是其中的一员。

但是当谈到害虫臭名昭着的克服杀虫剂的能力时，研究人员惊讶地发现科罗拉多马铃薯甲虫的基因组看起来很像它不那么耐寒的表亲。该小组没有找到新的抗性相关基因来解释昆虫的顽强性。

“所以这很有趣 - 它不是通过多样化他们的基因组，添加新的基因，这可以解释农药的快速进化，”Schoville说。“所以它给我们留下了一大堆新的问题来追求它是如何运作的。”

Schoville和他的合作者将他们的研究视为研究如何控制甲虫及其生命历史和进化的各种科学家的资源。

“这个基因组的作用是让我们能够提出各种关于昆虫的新问题，为什么它们是害虫以及它们是如何进化的，”佛蒙特大学教授和甲虫基因组的另一位领导人Yolanda Chen说。努力。“这就是我们为此感到兴奋的原因。”

基因组确实提供了甲虫已知的对替代控制系统(称为RNA干扰或简称RNAi)的敏感性的线索。核酸RNA将遗传指令从DNA转化为蛋白质，RNAi使用基因特异性RNA链来干扰和降解这些信息。在甲虫中，RNAi可用于胶化其细胞机器并充当一种杀虫剂。科罗拉多马铃薯甲虫具有扩展的RNAi加工途径，这意味着它特别适合于实验性RNAi控制方法。

Schoville和Chen现在对另外100个科罗拉多马铃薯甲虫及其近亲的基因组进行测序，以继续研究过去150年来吸引了如此多人注意的耐寒性和适应性。

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