염색체

커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 813(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

곤충은 게놈 적응으로 인해 숙주 범위가 제한되어 있습니다. 일반적으로 총채벌레로 알려진 총채벌레목은 뚜렷한 먹이 서식지를 차지하고 있지만, 비교 게놈 분석이 부족하고 이용 가능한 게놈 자원이 제한되어 있습니다. 본 연구에서는 PacBio, Illumina short-reads 및 Hi-C 기술을 포함한 다중 시퀀싱 기술을 사용하여 벼의 올리고식성 해충인 Stenchaetothrips biformis의 염색체 수준 게놈을 조립했습니다. 338.86Mb 게놈이 얻어지며, 이는 381kb의 contig N50 크기와 18.21Mb의 스캐폴드 N50 크기를 갖는 1269개의 contig로 구성됩니다. 그 후, 17,167개의 단백질 코딩 유전자와 36.25%의 반복 요소에 주석이 추가됩니다. 두 개의 다른 다식성 총채벌레와의 비교 게놈 분석으로 S. biformis의 수축된 화학 감각 관련 및 확장된 스트레스 반응 및 해독 유전자 계열이 밝혀져 잠재적으로 쌀 적응을 촉진합니다. 다식성 총채벌레 종인 Frankliniella occidentalis와 Thrips palmi에서 확장된 유전자군은 방향족 및 안토시아닌 함유 화합물의 대사, 바이러스에 대한 면역 및 해독 효소가 풍부합니다. 이러한 확장 유전자군은 살충제 처리 후 전사체 결과에서 알 수 있듯이 숙주에 적응하는 것뿐만 아니라 살충제 저항성 발달에도 중요한 역할을 합니다. 이 연구는 염색체 수준 게놈 어셈블리를 제공하고 총채벌레 진화 및 해충 관리에 대한 추가 연구의 기반을 마련합니다.

일반적으로 총채벌레라고 불리는 총채벌레목(Thysanoptera)은 7000종 이상으로 구성되며 몸길이는 1~3mm입니다1,2. 총채벌레는 알려진 종의 약 절반이 균류를 먹고 일부는 작은 절지동물을 먹는 등 다양한 생물학적 특징을 나타냅니다3. 나머지 종은 식식성이며 일부는 농업 및 원예 작물에 해를 끼칠 수 있습니다. 이러한 종의 예로는 Frankliniella occidentalis, Thrips palmi, Stenchaetothrips biformis 및 Thrips tabaci가 있습니다. 생태학적 중요성에도 불구하고, 총채벌레의 다양한 숙주에 대한 적응을 뒷받침하는 유전적 및 분자적 메커니즘에 대한 더 나은 이해를 촉진할 수 있는 게놈 자원이 부족합니다.

일반적으로 벼 총채벌레로 알려진 S. biformis(Thysanoptera: Thripidae)는 벼 작물에 매우 파괴적인 해충입니다(그림 1). 이 종은 여러 연구4,5,6에 기록된 바와 같이 아시아, 유럽, 오세아니아 및 남미에 널리 분포되어 있습니다. S. biformis는 올리고식성이며 밀, 보리, 사탕수수4 및 Leersia hexandra를 포함한 다양한 벼과 종에 감염될 수 있지만 쌀에 심각한 피해를 주는 것으로 악명이 높습니다. 해충은 모종과 분얼 단계에서 주로 벼의 어린 잎을 공격하기 위해 '펀칭 앤 빨기' 입 부분을 사용합니다. 공격으로 인해 잎이 말리거나 변색되고 심지어 식물 전체가 시들게 될 수도 있습니다. 1970년대 이후 S. biformis는 여러 아시아 국가에서 쌀 생산의 수확량 손실을 담당해 왔습니다. 현재 S. biformis의 게놈은 아직 보고되지 않았다.

스케일 바: 200μm.

S. biformis는 게놈이 보고된 다른 두 총채벌레 종인 F. occidentalis 및 T. palmi와 비교할 때 생물학적 차이를 나타냅니다. 이러한 변이에는 숙주 범위, 먹이 습관, 그들이 운반하는 바이러스 및 공생 박테리아가 포함됩니다. 구체적으로 S. biformis는 주로 어린 벼잎을 섭식하는 반면, F. occidentalis는 야채와 관상용 식물을 포함한 더 넓은 범위의 작물을 섭식합니다7. 반면, T. palmi는 기주 범위가 상대적으로 작으며 주로 야채의 과일, 잎, 꽃뿐만 아니라 난초와 같은 일부 관상 식물에도 피해를 줍니다8.

S. biformis는 토마토 점박이 시들음 오르토토스포바이러스(TSWV)10를 포함하여 최소 11종의 식물 바이러스9를 전염시키는 것으로 알려진 F. occidentalis와 달리 어떠한 바이러스에 대한 벡터로도 보고되지 않았습니다. 또한 T. palmi는 심각한 작물 수확량 손실을 일으킬 수 있는 땅콩 새싹 괴사 바이러스(GBNV)11 및 수박 새싹 괴사 바이러스(WBNV)12를 포함하여 여러 식물 토스포바이러스를 전염시키는 벡터입니다. 또한 Enterobacteriaceae 계통에 속하는 두 가지 유형의 박테리아 공생체가 F. occidentalis의 후장 및 Malpighian tubeles에서 발견되었습니다. 이러한 공생체는 식량 부족 상황에서 F. occidentalis에 유리합니다. 대조적으로, 현재까지 T. palmi 또는 S. biformis에서 세균 공생체에 대한 보고는 없습니다.