油茶地蜂基因组图谱的构建及比较基因组分析OA北大核心CSTPCD

【目的】油茶地蜂Andrena camellia是油茶Camellia oleifera最关键的授粉者之一。本研究旨在构建油茶地蜂全基因组图谱,并与蜜蜂科(Apidae)其他物种基因组进行比较,以探究油茶地蜂在进化上与蜜蜂科其他物种之间的近缘关系。【方法】采用Illumina和PacBio测序技术以及高通量染色体构象捕获(high-throughput chromosome conformation capture,Hi-C)技术对采自江西宜春油茶种植园的野生油茶地蜂雌成虫进行基因组测序;利用Hifiasm和BLASTP软件进行基因组组装和注释,基于蛋白质同源性序列,通过MEGA软件聚类分析油茶地蜂与蜜蜂科其他15个种之间的进化关系;基于16种昆虫共有的单拷贝基因家族,利用PAML软件包中的MCMCtree程序精确估算各物种的分化时间;利用KaKs_Calculator软件对包括油茶地蜂的5个物种进行正交基因Ks密度分布及基因家族正向选择分析。【结果】测序结果显示,油茶地蜂的基因组长265.44 Mb,包含12对染色体,其中染色体长265.10 Mb。聚类分析表明,油茶地蜂与隧蜂科(Halictidae)的梭鱼草蜂Dufourea novaeangliae、夜行性隧蜂Megalopta genalis和黑彩带蜂Nomia melanderi以及分舌蜂科(Colletidae)的大分舌蜂Colletes gigas形成一类。油茶地蜂与大分舌蜂的正交基因对之间的Ks峰值最低,也证明油茶地蜂与同为油茶授粉的优势授粉昆虫大分舌蜂的亲缘关系更近。油茶地蜂、隧蜂科成员以及大分舌蜂之间的分化时间约在97.9(87.1-111.2)百万年前。在油茶地蜂基因组中,发现一些受正向选择的基因可能与其特有黑色体色和脂肪酸代谢通路相关。油茶地蜂基因组中部分扩展基因家族在半乳糖代谢通路(ko00052)中显著富集(富集因子=0.0148)。【结论】本研究成功构建了高质量染色体水平的油茶地蜂基因组图谱并可作为参考基因组使用。油茶地蜂分解有毒寡糖的能力可能与其扩展基因家族密切相关。本研究的结果对解决蜜蜂采集油茶花蜜和花粉时中毒问题提供了新见解。