了解了谷物蚜虫的遗传蓝图
英国谷物蚜虫是终极作物害虫，因为它们的进食方式和大量繁殖的能力
通过揭示英国谷物蚜虫的DNA序列，Teagasc提供了新的见解，支持了对杀虫剂抗性和病毒传播机制的研究。
蚜虫是终极作物害虫，这要归功于它们的捕食方式和大量繁殖的能力，以及它们在自然和农业环境中面临的挑战。
它们以植物宿主韧皮部的专门口器为食。韧皮部是由活组织组成的，它将可溶性有机化合物运送到需要它的植物部位。在这里喂食会破坏这一过程并损害植物。
在300多个植物科中估计有4300种蚜虫，其中大约100种被认为是具有重要经济和农业意义的害虫。
Sitobion avenae -英国谷物蚜虫-是世界范围内谷物的重要害虫。它存在于许多种类的草中，包括温带地区的所有谷物和牧草。
在爱尔兰，谷物蚜虫被认为是春季和冬季大麦的主要害虫之一，因为它是大麦黄矮病毒(BYDV)的主要媒介，这种病毒感染谷物，可以显著降低作物产量。病毒本身无法治疗，因此控制依赖于限制蚜虫的传播，这需要喷洒杀虫剂(如拟除虫菊酯)。
近年来，由于某些杀虫剂的禁用、气候变化和杀虫剂耐药性的出现，BYDV的控制变得越来越具有挑战性。为了支持对病毒传播机制和蚜虫行为的研究，Teagasc利用数据研究了谷物蚜虫的DNA。
出现抗药性
杀虫剂耐药性是农业、林业和公共卫生领域日益严重的问题。蚜虫经常表现出抗药性;这可以归因于几种机制，包括代谢(通过解毒)，靶点(通过突变)，渗透和行为抵抗。
在过去的十年中，抗拟除虫菊酯的谷物蚜虫的克隆在英国和爱尔兰经常被检测到。最常见的抗性机制是一种被称为“击倒抗性”的靶点突变，它降低了对拟除虫菊酯的敏感性，使蚜虫有更高的生存概率。拟除虫菊酯是目前用于防治谷物蚜虫和BYDV的主要杀虫剂。
抗性谷物蚜虫被认为来自于一个在英格兰和苏格兰被命名为SA3的单一优势克隆，Teagasc的调查已经证实了它在爱尔兰的统治地位。该克隆为研究杀虫剂抗性进化背后的机制以及抗性对BYDV传播的影响提供了一个有趣的案例。然而，尽管谷物蚜虫是一种主要的农业害虫，但尚无参考基因组序列，这阻碍了研究的进行。
大麦黄矮病毒(BYDV)感染症状的田间小区
遗传密码分析
对一个物种的基因组进行测序包括“读取”其整个遗传密码，这些密码描述了如何构建和维持一个活的有机体。像人类一样，谷物蚜虫是二倍体，这意味着它每条染色体都有两个副本。
在他们的工作中，该项目的研究人员利用最新的DNA测序技术来生成长而高精度的测序reads，并创建了这个高度杂合(染色体之间遗传密码的变异)基因组的二倍体组装。这导致了第一个由近10亿个“字母”组成的高质量基因组序列的发表，这些“字母”构成了谷物蚜虫的遗传密码。
在这一遗传密码中，有蛋白质编码基因，这些基因对生物体细胞的关键过程和功能是必要的，它们负责研究人员感兴趣的特征和特征。
基因组分析确定了31007个蛋白质编码基因，其中几个属于与植物防御化合物和杀虫剂代谢抗性有关的基因家族。特别是，与其他蚜虫种类相比，在谷胱甘肽- s转移酶(GSTs)中鉴定出相对较高的数量。这包括针对谷蚜的gst。
GSTs之所以令人感兴趣，是因为它们涉及其他昆虫对拟除虫菊酯的解毒作用，并且是未来研究的目标，以了解代谢耐药性。
除了获得蚜虫的DNA序列外，研究人员还对其专性细菌内共生体(一种与另一种细胞或生物形成共生关系的生物)bubuera aphidicola的基因组进行了测序。这种细菌内共生体对蚜虫的生存至关重要，因为它提供了必需的氨基酸，而这些氨基酸在以汁液为食的蚜虫的饮食中是没有的。
通过这项研究，研究人员组装了谷物蚜虫内共生体的完整基因组，并鉴定出572个蛋白质编码基因。对这种共生关系的更好理解可能会导致未来基于内共生破坏的控制策略的发展。
支持未来研究
谷物蚜虫基因组DNA序列的可用性，特别是抗SA3克隆的可用性，现在将使研究人员更好地理解机制，并确定导致杀虫剂抗性的分子和遗传适应。
了解蚜虫的耐药性对于规划合理使用农药和减少经济损失的控制方案至关重要。该基因组组合增加了不断增长的高质量蚜虫基因组组合，并将为未来的谷物蚜虫生物学研究以及与其他蚜虫物种的比较基因组分析提供坚实的基础。
迷人的昆虫
我们对蚜虫生物学的大部分了解来自于对许多蚜虫物种的基因组测序和释放。每一个都提供了对这种多面昆虫的新见解，比如:
- 蚜虫不需要有性繁殖——每只雌性携带的胚胎本身就含有可存活的胚胎
- 蚜虫可以向未出生的后代发出长翅膀的信号
- 蚜虫可以转换性别，这样雄性蚜虫就可以进行有性繁殖，通常是在冬天开始的时候。
确认
我们要特别感谢本文所基于的研究的共同作者:Michael Gaffney (Teagasc)， Peter Thorpe(圣安德鲁斯大学)，Gaynor Malloch (James Hutton研究所)和Tom Wilkinson(都柏林大学学院)。
资金
蒂加斯克助学金和蒂加斯克沃尔什奖学金计划。
贡献者
斯蒂芬·伯恩
研究人员
作物科学系
蒂加斯克橡树公园作物研究中心，卡洛。
詹姆斯卡罗兰
助理教授
生物学系
梅努斯大学，梅努斯，基尔代尔。
马克西米利安Schughart
蒂加斯克·沃尔什学者
作物科学系
蒂加斯克橡树公园作物研究中心，卡洛。
露易丝·麦克纳马拉
研究人员
作物科学系
蒂加斯克橡树公园作物研究中心，卡洛。
louise.mcnamara@teagasc.ie