昆蟲中水平轉(zhuǎn)移基因的研究進(jìn)展
羅一立 胡媛 田甜 韓昊霖 張友軍 郭兆將
摘要：水平基因轉(zhuǎn)移（horizontal gene transfer,HGT）又稱為橫向基因轉(zhuǎn)移（lateral gene transfer,LGT），是指遺傳物質(zhì)在非親緣關(guān)系的生物體之間進(jìn)行傳遞的現(xiàn)象。盡管HGT在原核生物中的研究已經(jīng)相當(dāng)深入，但在真核生物中鮮有報道。近年來越來越多的證據(jù)表明，HGT同樣對真核生物的基因組進(jìn)化有重要作用。該文按照病毒源、細(xì)菌源、真菌源和植物源對近幾年昆蟲HGT的研究及真核生物HGT的機(jī)制進(jìn)行總結(jié)，并對HGT在綠色防治中的潛在應(yīng)用進(jìn)行展望，以期為農(nóng)業(yè)害蟲綠色防控提供新視角。
關(guān)鍵詞：水平基因轉(zhuǎn)移;真核生物;昆蟲;害蟲防治;
DOI: 10.13802/j.cnki.zwbhxb.2025.2024833
Genome-wide profiling of highly similar paralogous genes using HiFi sequencing
Xiao Chen, Daniel Baker, Egor Dolzhenko, Joseph M. Devaney, Jessica Noya, April S. Berlyoung, Rhonda Brandon, Kathleen S. Hruska, Lucas Lochovsky, Paul Kruszka, Scott Newman, Emily Farrow, Isabelle Thiffault, Tomi Pastinen, Dalia Kasperaviciute, Christian Gilissen, Lisenka Vissers, Alexander Hoischen, Seth Berger, Eric Vilain, Emmanuèle Délot, UCI Genomics Research to Elucidate the Genetics of Rare diseases (UCI GREGoR) Consortium & Michael A. Eberle
Abstract：
序列同源性阻礙了片段重復(fù)的變體調(diào)用。我們開發(fā)了 Paraphase，這是一種基于 HiFi 的信息學(xué)方法，通過將旁系同源基因的所有單倍型一起分相來解析高度相似的基因。我們將寄生期應(yīng)用于人類基因組中具有高 （>99%） 序列相似性的 160 個長 （>10 kb） 節(jié)段復(fù)制區(qū)域，編碼 316 個基因。對 5 個祖先種群的分析揭示了這些區(qū)域的拷貝數(shù)高度可變。我們確定了 23 個組內(nèi)多樣性極低的旁系同源物組，其中廣泛的基因轉(zhuǎn)換和不等交叉導(dǎo)致高度相似的基因拷貝。此外，我們對 36 個三重奏的分析確定了 7 個從頭 SNV 和 4 個從頭基因轉(zhuǎn)換事件，其中 2 個是非等位基因。最后，我們總結(jié)了 9 個以前被認(rèn)為對基因型具有挑戰(zhàn)性的醫(yī)學(xué)相關(guān)基因的廣泛遺傳多樣性。Paraphase 為解析基因旁系同源物提供了一個框架，能夠準(zhǔn)確測試醫(yī)學(xué)相關(guān)基因和對以前無法接近的基因進(jìn)行全群研究。
雜交促進(jìn)生殖隔離的演化
Hybridization contributes to reproductive isolation
生殖隔離的形成是新物種產(chǎn)生的關(guān)鍵步驟，但其內(nèi)在機(jī)制（如遺傳不兼容性的建立）仍不完全清楚。近年來，隨著科學(xué)家們越來越多地認(rèn)識到跨物種雜交的普遍性，研究雜交的基因組后果及其與物種形成的關(guān)系已成為進(jìn)化生物學(xué)的重要方向。例如，跨物種雜交是否在多個物種對之間推動了生殖隔離？在本期Nature Ecology & Evolution雜志發(fā)表的研究中，Aguillon等人發(fā)現(xiàn)，伯氏劍尾魚和科氏劍尾魚之間存在強(qiáng)但不完全的生殖隔離。更重要的是，他們提供了有力證據(jù)，表明跨物種雜交促進(jìn)了遺傳不兼容性的轉(zhuǎn)移，并促成了另一對物種之間的生殖隔離。
Drivers of avian genomic change revealed by evolutionary rate decomposition
演化速率分解揭示鳥類基因組變化的驅(qū)動因素
現(xiàn)代鳥類已經(jīng)演化出豐富多樣的形態(tài)、行為和生態(tài)角色。對分子演化速率的分析可以揭示基因組變化與表型變化之間的聯(lián)系，但在全基因組尺度上解析演化速率變化的驅(qū)動因素一直是一個挑戰(zhàn)。利用對鳥類科階系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的整體性狀和演化速率估算，我們發(fā)現(xiàn)，譜系間的全基因組突變速率主要由產(chǎn)卵數(shù)和世代長度決定，而基因間的速率變化則受到鳥類基因組中鳥嘌呤（G）和胞嘧啶（C）含量的影響。在本研究中，為了解哪些基因和譜系在鳥類演化速率變化中占主導(dǎo)地位，評估了各個譜系對基因特異性演化速率分解軸的影響。結(jié)果表明，大部分演化速率的變化發(fā)生在演化樹的近期分支上，與現(xiàn)存鳥類科階譜系相關(guān)。此外，對速率變化軸的進(jìn)一步分析表明，在白堊紀(jì)-古近紀(jì)（K–Pg）過渡期后，微染色體發(fā)生了快速變化。這些顯著的pulses of evolution與減數(shù)分裂、心臟功能以及RNA剪切、監(jiān)控和翻譯等遺傳機(jī)制的重大變化相一致，并且與跗跖骨（tarsus）長度的增加所反映的生態(tài)多樣性擴(kuò)張相對應(yīng)。
