《Scientific Data》：Chromosome-level genome assembly and annotation of the lesser grain borer, Rhyzopertha dominica (Fabricius) (Coleoptera: Bostrycidae)
编辑推荐：
针对全球性储粮害虫谷蠹（Rhyzopertha dominica）造成的严重收获后损失及高磷化氢抗性问题，本研究结合Illumina、PacBio HiFi和Hi-C测序技术，完成了其入侵性中国种群的染色体水平基因组组装。结果获得了大小为490.55 Mb、挂载至9条假染色体的高质量基因组，包含12,958个预测基因。该资源为揭示其遗传机制、发展新型防控策略提供了关键基础。
在我们日常享用的面包、面条背后，是全球粮食供应链的复杂运作。然而，从农田到餐桌的旅程中，粮食并非高枕无忧，它们在储存环节面临着一群“隐形杀手”的威胁。其中，一种名为谷蠹（Rhyzopertha dominica）的小甲虫，因其体型小、繁殖快、钻蛀力强，已成为全球范围内最具破坏性的储粮害虫之一。它悄无声息地钻进粮粒内部，大快朵颐，不仅直接消耗粮食，其排泄物和活动还会引发粮食发热、霉变，造成巨大的经济损失。更棘手的是，长期以来依赖的熏蒸剂磷化氢，正面临着谷蠹日益增强的抗药性挑战。在中国，谷蠹被明确列为头号储粮害虫，其对国家粮库的威胁尤为严峻。要有效“缉拿”并控制这位狡猾的“粮仓大盗”，深入理解其“作案资本”——即其内在的遗传密码，变得至关重要。虽然已有谷蠹的参考基因组，但针对在中国造成实际危害的入侵性种群，获得更高质量、特别是染色体级别的基因组图谱，将能更精准地揭示其适应、繁殖和产生抗药性的核心基因与调控网络，为开发新一代的精准、绿色防控策略提供“基因地图”。为此，一项聚焦于中国谷蠹种群的高质量基因组研究应运而生，其成果已发表于《Scientific Data》期刊。
为构建高质量的基因组图谱，研究人员采用了多平台测序技术相结合的策略。首先，利用PacBio HiFi长读长测序技术获取高精度的长序列片段，解决基因组中复杂重复区域组装的难题。接着，借助Hi-C染色质构象捕获技术，获取染色质在三维空间中的交互信息，从而将组装的序列片段准确地锚定并排序到染色体水平。此外，还使用Illumina短读长测序数据进行校正和评估，确保了组装的准确性。通过对中国入侵性谷蠹种群的样本进行测序与组装，最终构建了染色体级别的参考基因组。
基因组组装与质量评估
通过整合Illumina、PacBio HiFi和Hi-C测序数据，研究人员成功组装出了谷蠹的染色体水平基因组。该基因组大小约为490.55兆碱基对(Mb)，其中 scaffold N50长度达到56.70 Mb，这一指标表明基因组序列的连续性好，大片段完整。利用Hi-C数据，最终将基因组序列成功挂载到9条假染色体上，实现了染色体级别的组装。为了评估组装的完整性和准确性，研究进行了BUSCO（Benchmarking Universal Single-Copy Orthologs）分析，结果显示该基因组组装涵盖了99.3%的保守单拷贝直系同源基因，证明了其极高的完整度。
基因组特征分析
对组装完成的基因组进行深入分析，揭示了其结构特征。研究发现，重复序列在谷蠹基因组中占主导地位，比例高达57.71%，总长度约为283.09 Mb。这些重复序列对于基因组的进化、结构和基因调控可能具有重要影响。在基因预测与注释方面，研究人员从该基因组中总共预测到12,958个蛋白质编码基因。其中，绝大部分基因（12,096个）获得了功能注释信息，即通过同源性比对、结构域预测等方法，为其赋予了可能的功能描述，这为后续的功能基因组学研究奠定了坚实基础。
研究结论与讨论
本研究成功构建并报道了储粮害虫谷蠹入侵性中国种群的染色体水平高质量参考基因组。该基因组组装在连续性、完整性和染色体挂载方面均表现出色，为谷蠹乃至相关鞘翅目害虫的基因组学研究提供了宝贵资源。对基因组基本特征的分析，特别是高比例的重复序列和大量已注释的基因，为理解谷蠹的生物学特性，如其对储粮环境的强大适应力、快速繁殖能力以及可能涉及的杀虫剂抗性（如磷化氢抗性）的遗传基础，打开了新的窗口。例如，未来研究可以基于此基因组，通过比较基因组学筛选与抗药性、解毒代谢、繁殖发育相关的关键基因家族；通过转录组学分析其在磷化氢胁迫下的基因表达变化；或通过基因编辑技术验证候选基因的功能。这些工作将有助于阐明谷蠹成灾的分子机制，从而为开发基于特异性分子靶标的新型监测技术、生物防治剂或遗传调控策略提供理论依据和基因资源，对保障全球，特别是中国的粮食储存安全具有重要的科学与实践意义。
