草地貪夜蛾自2016年入侵非洲以來，已然成為東半球主要農(nóng)作物害蟲。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部最新發(fā)布的《一類農(nóng)作物病蟲害名錄（2023年）》，草地貪夜蛾排名第一。截至目前，關(guān)于東半球草地貪夜蛾入侵來源及生物型鑒定依然存在諸多爭議。

近日，基因組所蕭玉濤研究團隊聯(lián)合英國蘭卡斯特大學和非洲多個研究機構(gòu)，在生態(tài)學領(lǐng)域知名期刊《分子生態(tài)學（Molecular Ecology）》上發(fā)表了題為“Global genomic signature reveals the evolution of fall armyworm in the Eastern hemisphere”的研究論文。該文章通過群體基因組學分析草地貪夜蛾全球種群遺傳結(jié)構(gòu)，闡明了東半球草地貪夜蛾潛在的入侵來源，并初步揭示了其快速擴散的機制。

研究人員對153份入侵地樣品（東半球：非洲、亞洲）和127份原產(chǎn)地樣品（西半球：北美、中美、南美）開展比較分析。群體遺傳結(jié)構(gòu)顯示入侵地樣品與原產(chǎn)地樣品區(qū)分開，其中原產(chǎn)地樣品呈現(xiàn)出高度分化，但是整體上依然存在兩個相對獨立的遺傳群體（美洲“水稻型”和美洲“玉米型”），且群體分化與Z染色體磷酸丙糖異構(gòu)酶基因（Tpi）高度關(guān)聯(lián)。入侵地田間種群遺傳組成表現(xiàn)出明顯的同質(zhì)性，符合短期內(nèi)從非洲至亞洲的擴散傳入模式。

圖 | 草地貪夜蛾群體遺傳結(jié)構(gòu)

群體遺傳分化（Fst）及種群歷史模擬（demographic history）顯示美洲“玉米型”和東半球入侵群體具有更近的親緣關(guān)系，且基因流信號也支持美洲“玉米型”指向入侵群體，基于抗性基因頻率及線粒體COI基因亞型分布比例的結(jié)果表明北美和中美地區(qū)是潛在的入侵來源。文章推測，在非洲本土可能存在一個小規(guī)模獨立演化的草地貪夜蛾種群，與近期（2016年）新入侵的群體混雜，是造成其迅速擴散并爆發(fā)成災(zāi)的重要原因。

圖 | 草地貪夜蛾線粒體基因組單倍型網(wǎng)絡(luò)

研究還發(fā)現(xiàn)，由于草地貪夜蛾自然群體存在廣泛的混雜，基于母系遺傳的線粒體開發(fā)標記已不再適用于草地貪夜蛾生物型鑒定及群體結(jié)構(gòu)分析，基于Tpi基因的生物型分型在原產(chǎn)地美洲依然適用，但是在東半球的應(yīng)用存在一定的局限性。后續(xù)基于更大規(guī)模樣品以及更多維度的分析將有助于深入理解草地貪夜蛾種群分化的關(guān)鍵驅(qū)動因素，進一步明確其種群演化的遺傳機制，以及潛在的生態(tài)危害，為草地貪夜蛾的綠色防控提供重要指導(dǎo)。

圖 | 草地貪夜蛾入侵擴散示意圖

基因組所張磊、博士后李再園、博士生彭炎為論文的共同第一作者，基因組所研究員蕭玉濤為通訊作者。蘭卡斯特大學Kenneth Wilson教授參與了該研究；瓦赫寧根大學Robin Velzen、Vera Ros、Eric Schranz教授為該研究提供了協(xié)助指導(dǎo)。該研究得到深圳市基礎(chǔ)研究專項等項目的資助。

原文鏈接：http://doi.org/10.1111/mec.17117