近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所主導(dǎo)，攜手國內(nèi)外多家科研單位首次為16種我國本土熊蜂繪制了高質(zhì)量的參考基因組序列，并對其進(jìn)行比較基因組學(xué)研究，揭示熊蜂基因組進(jìn)化的分子機(jī)制，鑒定出與熊蜂生態(tài)適應(yīng)性及行為特征相關(guān)的基因，為我國本土熊蜂遺傳改良提供了寶貴的基因資源。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《分子生物學(xué)與進(jìn)化（Molecular Biology and Evolution）》上。
熊蜂是重要的傳粉昆蟲，在設(shè)施作物授粉中發(fā)揮著巨大作用，是多種植物特別是茄科作物的優(yōu)異授粉者。用熊蜂給溫室作物授粉，不但可以提高產(chǎn)量，而且可以改善果實(shí)品質(zhì)，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。目前世界范圍內(nèi)已鑒定的熊蜂包含15個亞屬，約250個種。我國是世界上熊蜂物種資源最為豐富的國家，目前已鑒定出125種。而我國當(dāng)前設(shè)施作物所使用的授粉熊蜂高度依賴進(jìn)口，引進(jìn)的熊蜂存在生物入侵風(fēng)險。所以，培育本土授粉熊蜂品種，對促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展、維持國家生態(tài)環(huán)境安全具有重要意義。
研究團(tuán)隊通過對我國本土的16種熊蜂全基因組測序及全熊蜂屬水平的比較基因組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，熊蜂的染色體結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，只是在寄生性熊蜂中發(fā)生了較多的染色體結(jié)構(gòu)變異；轉(zhuǎn)座子是決定熊蜂基因組大小的主要因素，而且有證據(jù)表明轉(zhuǎn)座子參與了熊蜂基因編碼區(qū)及調(diào)控區(qū)形成；熊蜂基因的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定但是基因的邊界可變，這是由于熊蜂的終止密碼子在許多時候不能夠有效地終止蛋白質(zhì)的翻譯；熊蜂的基因樹與物種樹高度不一致，該結(jié)果提示將來人們進(jìn)行熊蜂基因水平的研究要基于獨(dú)立的基因樹；鑒定出與熊蜂取食偏好、高海拔適應(yīng)、殺蟲劑抗性以及外部形態(tài)等性狀相關(guān)的遺傳變異。該研究進(jìn)一步解析了我國本土熊蜂的基因組序列，鑒定了優(yōu)良性狀的遺傳基礎(chǔ)，為培育我國本土授粉熊蜂品種提供了理論基礎(chǔ)。
該研究得到中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程、國家自然科學(xué)基金、中央公益性科研機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)研究基金等項(xiàng)目資助。
圖1.全熊蜂屬水平上的系統(tǒng)進(jìn)化、基因組及蛋白質(zhì)組比較
圖2.熊蜂屬染色體數(shù)目的變化
圖3.不同熊蜂基因功能類群的分子進(jìn)化特征
熊蜂是重要的傳粉昆蟲，在設(shè)施作物授粉中發(fā)揮著巨大作用，是多種植物特別是茄科作物的優(yōu)異授粉者。用熊蜂給溫室作物授粉，不但可以提高產(chǎn)量，而且可以改善果實(shí)品質(zhì)，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。目前世界范圍內(nèi)已鑒定的熊蜂包含15個亞屬，約250個種。我國是世界上熊蜂物種資源最為豐富的國家，目前已鑒定出125種。而我國當(dāng)前設(shè)施作物所使用的授粉熊蜂高度依賴進(jìn)口，引進(jìn)的熊蜂存在生物入侵風(fēng)險。所以，培育本土授粉熊蜂品種，對促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展、維持國家生態(tài)環(huán)境安全具有重要意義。
研究團(tuán)隊通過對我國本土的16種熊蜂全基因組測序及全熊蜂屬水平的比較基因組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，熊蜂的染色體結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，只是在寄生性熊蜂中發(fā)生了較多的染色體結(jié)構(gòu)變異；轉(zhuǎn)座子是決定熊蜂基因組大小的主要因素，而且有證據(jù)表明轉(zhuǎn)座子參與了熊蜂基因編碼區(qū)及調(diào)控區(qū)形成；熊蜂基因的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定但是基因的邊界可變，這是由于熊蜂的終止密碼子在許多時候不能夠有效地終止蛋白質(zhì)的翻譯；熊蜂的基因樹與物種樹高度不一致，該結(jié)果提示將來人們進(jìn)行熊蜂基因水平的研究要基于獨(dú)立的基因樹；鑒定出與熊蜂取食偏好、高海拔適應(yīng)、殺蟲劑抗性以及外部形態(tài)等性狀相關(guān)的遺傳變異。該研究進(jìn)一步解析了我國本土熊蜂的基因組序列，鑒定了優(yōu)良性狀的遺傳基礎(chǔ)，為培育我國本土授粉熊蜂品種提供了理論基礎(chǔ)。
該研究得到中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程、國家自然科學(xué)基金、中央公益性科研機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)研究基金等項(xiàng)目資助。
圖1.全熊蜂屬水平上的系統(tǒng)進(jìn)化、基因組及蛋白質(zhì)組比較
圖2.熊蜂屬染色體數(shù)目的變化
圖3.不同熊蜂基因功能類群的分子進(jìn)化特征
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