在微小的森林defoliator中发现大基因组
欧洲吉普赛蛾(EGM)可能是该国最着名的入侵昆虫 - 一种在19世纪60年代偶然引入北美的非本地物种,当时有少数人逃离波士顿郊区的繁殖实验。从那以后,毛毛虫一直在慢慢地穿越大陆,导致广泛的落叶。
在可能导致更好的生物杀虫剂保护森林和果园的研究中,Drs。UT Southwestern的Don Gammon和Nick Grishin对EGM及其更具破坏性的表亲 - 亚洲吉普赛蛾(AGM)的基因组进行了测序。发表在美国国家科学院院刊上的他们的研究发现,吉普赛蛾具有最大的蛾或蝴蝶基因组(DNA碱基对的数量)。
“欧洲吉普赛飞蛾向西延伸到明尼苏达州,南到北卡罗来纳州。相当缓慢的蔓延 - 每年约13英里 - 部分原因是EGM女性不会飞行,必须走路或被吹风力驱散,“Gammon博士,微生物学助理教授和WW Caruth,Jr。生物医学研究学者说。“相比之下,栖息在亚洲和俄罗斯东部的亚洲吉普赛蛾亚种的雌性,翅膀更大,更发达,可以飞翔。”
他补充说,如果亚洲吉普赛蛾要在美国建立起来,由于其能够更迅速地传播,它将构成更大的经济威胁。为了防范这种可能性,美国农业部在几个港口开展了监测计划,并定期在濒临灭绝的森林中喷洒基于病毒的生物杀虫剂,以杀死吉普赛蛾毛虫。
除基因组测序外,研究人员还进行了基因表达研究,展示了蛾类基因如何对病毒感染做出反应,以了解如何改进病毒生物杀虫剂以控制吉普赛蛾种群。研究人员说,他们的发现可以作为昆虫脆弱性的路线图。他们还发现了EGM和AGM亚种之间的遗传差异,这些差异可能导致飞行能力,化学传感和病原体相互作用的变化。
Gammon博士在马萨诸塞大学医学院诺贝尔奖获得者Craig Mello博士的实验室博士后工作期间对吉普赛飞蛾产生了兴趣。
在2014年eLife杂志的一项研究中,Gammon博士报告说,吉普赛蛾细胞对虫媒病毒具有惊人的抗性,否则它们会感染各种各样的苍蝇,蚊子和人类细胞。鉴于Zika等虫媒病毒对人类健康的威胁,Gammon博士试图了解吉普赛蛾细胞抵抗的遗传原因,希望能够发现阻止其他物种虫媒病毒感染的新策略。
然而,吉普赛蛾基因组尚未测序,这是鉴定蛾编码的抗病毒因子的明确先决条件。在2016年获得UT西南大学教职员职位后不久,Gammon博士询问了生物物理学和生物化学教授Grishin博士以及Howard Hughes医学研究所(HHMI)研究员,他们是否可以合作。当时,Grishin博士的小组刚刚发现了两种新的蝴蝶物种,并对其他几种蝴蝶的基因组进行了测序。
这项合作促成了今天的研究,由京都奖获得者Daniel Janzen博士完成,他是宾夕法尼亚大学生物学教授,因其在进化生态学方面的专业知识而享誉全球。京都奖被认为是日本在获胜者领域全球成就的最高私人荣誉。
“美国东北部的每个人都知道欧洲的吉普赛飞蛾,或者至少熟悉它贪婪饥饿的毛虫对森林造成的破坏,”Gammon博士说。
研究人员说,接下来的步骤应该包括功能研究,以了解基因是如何工作的。
“从理论的角度来看,我们想了解生物多样性是如何通过蛋白质进化机制产生的,”Grishin博士说,他是Cecil H.和Ida M. Green主席,生物医学科学,并且是弗吉尼亚州Murchison Linthicum学者在生物医学研究。该研究的其他UTSW作者包括研究生Jing Zhang和Grishin实验室前研究生钱聪博士和Gammon实验室研究助理Emily A. Rex。
该研究得到了UT西南大学的捐赠学者计划,国立卫生研究院,韦尔奇基金会和HHMI的支持。
更多关于吉普赛飞蛾的信息
* EGM目前在康涅狄格州,特拉华州,哥伦比亚特区,伊利诺伊州,印第安纳州,缅因州,马里兰州,马萨诸塞州,密歇根州,明尼苏达州,新罕布什尔州,新泽西州,纽约州,北卡罗来纳州,俄亥俄州,宾夕法尼亚州,罗德岛州,佛蒙特州,弗吉尼亚州,西弗吉尼亚州和威斯康星州。
*在肯塔基州,EGM被认为风险特别高。
* 吉普赛蛾喜欢大约150个主要寄主,但以超过300种树木和灌木为食。其中一些包括:
阿斯彭
桦木
雪松
杨木
果树
落叶松
橡木
白杨
柳
资料来源:USDA
繁殖实验出了问题:北美的吉普赛飞蛾
ÉtienneLéopoldTrouvelot是一位业余的蝴蝶和蛾科学家,他在19世纪60年代中期将EGM从他的家乡法国带到他位于马萨诸塞州梅德福的家中。
他的目标是将EGMs与更精致的蚕蛾杂交,以生产出更坚固的丝绸生产商,这种生产者将继承EGM毛虫品种的特点,即吃多种植物。
根据史密森尼学会的吉普赛蛾页面,业余博物学家曾经有一百多万只幼虫在他家附近的波士顿市中心附近成长。在19世纪60年代后期,一些EGM逃脱并开始在附近的树林上吃饭。从那以后,EGM毛虫已经成为主要的森林和果园害虫,使数百万英亩的土地变得无效。
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