近日，我校植物保护学院刘会香教授和林学院李传荣教授团队共同在Pest Management Science在线发表题为“Population genomics reveals global invasion history of Bursaphelenchus xylophilusbased on a high-quality gap-free reference genome”的研究论文。林学院2022级生态学博士研究生熊雄和中科院动物所博士后宁静为共同第一作者，刘会香教授、李传荣教授和中科院动物所赵莉蔺研究员为论文的共同通讯作者，中国林业科学研究院张星耀、吕全和理永霞研究员参与了部分研究工作，我校为第一完成单位。
松材线虫（Bursaphelenchus xylophilus）是全球森林生态系统中危害性极强的外来入侵物种，所引发的松材线虫病造成松林大面积枯死，带来严重的生态与经济损失。厘清松材线虫的遗传多样性、种群结构与传播入侵历史，是构建检疫溯源、监测预警以及精准防控体系的重要前提。本研究成功组装出松材线虫首个高质量无缺口参考基因组，依托全球群体基因组数据，系统解析了松材线虫的演化关系、群体分化特征与入侵扩散路径，为我国松材线虫病的遗传溯源、潜在传播路径识别、疫情监测预警和区域化防控提供了重要基因组学依据，对松材线虫病检疫防控和保障森林生态安全具有重要意义。
构建首个高质量无缺口参考基因组，夯实了松材线虫功能研究的数据基础
研究团队整合 PacBio HiFi、Oxford Nanopore、Illumina、Hi-C多项测序技术，完成了松材线虫 TS-1品系高质量参考基因组组装。该基因组总大小为 78.01 Mb，共包含6条染色体，全部染色体均组装成为无缺口单一Contig 片段；Contig N50 达12.60 Mb，BUSCO完整度为 99.50%，实现了基因组的连续性、完整性与准确度的大幅提升。研究基于该基因组预测得到 14247个蛋白编码基因，为解析松材线虫入侵机理、开展关键基因功能验证、筛选病害防控分子靶标提供了可靠的基础数据集。
全球群体基因组还原了松材线虫多源、跨区域、双向传播入侵历程
研究团队对采集自美国、中国、日本、葡萄牙、西班牙等地区的 155 份松材线虫分离株开展全基因组重测序，将全球松材线虫群体划分为四大遗传类群。种群结构与基因流分析结果表明，松材线虫入侵并非简单单向扩散模式，美国种群、部分日本种群，与我国 1982 年在南京发现的最早分离株遗传关系相近；欧洲种群与部分日本种群遗传背景高度相似，印证了存在由日本向欧洲扩散传播的可能性。研究还推测我国存在两处潜在入侵中心，梳理出多条传播路径，松材线虫存在从日本向中国广东、南京向中国北方，广东向江西传播以及从中国向日本传播路径，共同勾勒出松材线虫多源起源、跨地域传播、双向流动的全球入侵网络。
挖掘基因家族扩张与选择清除信号，锁定松材线虫适应性演化候选基因
松材线虫与近缘种拟松材线虫约在485万至2467万年前发生分化，但两者呈现明显的非对称演化：松材线虫显著扩张了369个基因家族（收缩0个），而拟松材线虫显著收缩了103个基因家族（扩张1个）。松材线虫扩张基因主要富集于解毒代谢、氧化应激解毒、化学物质感知和植物细胞壁降解等功能，可能增强了其对寄主防御和环境胁迫的适应能力。拟松材线虫（弱致病或无致病）在解毒代谢、免疫应激应答、脂质代谢及次生代谢通路相关基因家族发生系统性收缩，共同造成其毒素耐受能力、抗逆水平以及能量稳态维持能力全面下降，最终造成其竞争处于劣势，在生态位重叠环境中被松材线虫取代。选择性清除分析进一步在中国北方和南方群体中分别筛选出683个和630个候选基因，涉及DNA损伤修复、胁迫响应、脂肪酸代谢和ABC转运等通路，为解析其入侵后快速适应的分子机制提供了候选靶点。
该项研究获得了国家重点研发计划项目和山东省重点研发计划项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/ps.71222
编 辑：万 千
审 核：贾 波
