昆虫基因组内存在大量的HGT 外源基因对昆虫求偶起到重要作用

许多微生物与昆虫共生时，会悄悄将自己的基因传递给昆虫。这类跨物种的交流基因就是水平转移基因(HGT)。浙江大学农业与生物技术学院研究员沈星星、黄健华与美国范德堡大学教授Antonis Rokas等研究者合作，发现昆虫基因组内存在大量的HGT，并发现“飞来”的外源基因对昆虫求偶起到重要作用。7月18日，相关成果发表于《细胞》。

昆虫到底获得了多少HGT?昆虫如何获得“飞来”的外源基因?针对这些问题，研究人员对218个高质量昆虫基因组开展了系统研究，并对近50万个基因样本进行了大数据分析和筛查。

“过去也能看到零星的HGT研究，但如此大规模的研究实属罕见。该研究还开发了一种更高精度的筛查算法。”一位匿名评审专家评价道。

该研究共鉴定获得1410个HGT，其中许多是首次被报道。平均而言，鳞翅目获得16个HGT/物种，半翅目获得13个HGT/物种，鞘翅目获得6个HGT/物种，膜翅目获得3个HGT/物种。从HGT来源来说，79%的HGT从细菌中获得，13.8%从真菌中获得，2.6%从病毒中获得，3%从植物中获得，剩下1.6%的来源未知。

“我们发现，伴随着昆虫的适应性进化，HGT的结构和功能也随之变化，在进化过程中它们从受体昆虫基因组中获得了多次重复的内含子，从而免于被昆虫清除，达到在昆虫基因组中‘存活’的目的。”沈星星说。

那么，这些HGT在昆虫体内到底发挥了什么作用?进一步研究显示，蝴蝶和蛾均从李斯特菌中获得同一个HGT——LOC105383139。研究人员利用CRISPR-Cas9基因编辑技术获得了LOC105383139敲除的突变体，发现与野生型小菜蛾相比，突变体小菜蛾后代数量减少了约70%，但是突变体小菜蛾的生长发育，如体长、取食、生殖器官等均未受到影响。

是什么原因导致突变体小菜蛾后代数量急剧减少呢?通过行为学实验，研究人员发现，突变体小菜蛾雄虫对雌虫的求偶欲望显著降低，证实了LOC105383139有助于增强雄虫对雌虫求偶行为。该研究发现了细菌“成人之美”帮助昆虫求偶的新机制，这也是HGT影响动物求偶行为的首次报道。

沈星星表示，关于蛾类与蝴蝶HGT的研究发现了昆虫繁衍的“新钥匙”，这为重要农业害虫的绿色防控提供了新思路。(记者崔雪芹)

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