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基因组揭示螳螂演化历史及双X性染色体形成机制

[所属分类:行业动态] [发布时间:2026-3-3] [发布人:杨晓燕] [阅读次数:] [返回]

基因组揭示螳螂演化历史及双X性染色体形成机制
作者：李晨,马昕怡来源：中国科学报
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近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）研究员樊伟团队与王桂荣团队在《千兆科学》（GigaScience）上发表了研究论文。该研究报道了薄翅螳螂、中华大刀螳螂、眼镜蛇枯叶螳螂、兰花螳螂、堇色金属螳螂共五种代表性螳螂的高质量染色体水平基因组，系统揭示了螳螂双X性染色体的演化机制，并且为纠正枯叶螳螂这一进化分支的分类地位提供了重要依据。
螳螂是一种广为大众所熟悉的昆虫。中华大刀螳螂和薄翅螳螂在欧亚大陆上广泛分布，它们不仅在农业上具有成为害虫的天敌昆虫的应用潜力，而且它们的卵鞘(螵蛸)还是著名的传统药材。枯叶螳螂和兰花螳螂是拟态行为的代表物种，也是著名的教学材料和儿童宠物。金属螳螂是螳螂目的早期分支，保留了更多类似于蟑螂祖先的特征，是研究螳螂目演化历史的关键材料。
研究团队成功组装了这五种螳螂染色体水平的参考基因组，完整度均高达99%，具有高度的完整性与可靠性。
通过对中华大刀螳螂雌性与雄性个体测序深度的分析，成功鉴定其X1和X2性染色体。再通过全基因组共线性分析，成功鉴定了薄翅螳螂的X1和X2性染色体，以及眼镜蛇枯叶螳螂、兰花螳螂和堇色金属螳螂的X染色体。
结合物种的进化关系，揭示了在螳螂目祖先向螳螂科的演化过程中，X染色体与一条常染色体发生了断裂重组，最终形成了两条性染色体X1和X2。完整的性染色体序列为研究螳螂独特的双X染色体形成与作用机制奠定了坚实的基础。
金属螳螂与一般的螳螂外形明显不同，它更接近蟑螂。基因家族层面的分析验证了这一结论，同其他螳螂相比，堇色金属螳螂与蟑螂之间拥有更多的共享基因家族。进化树分析显示，金属螳螂的分支长度比较短，说明其积累的突变相对其他螳螂要少，进一步支撑了其近似祖先的外观。
进化树分析还揭示了枯叶螳螂与兰花螳螂之间的高度亲缘性，这与传统分类中将枯叶螳螂与中华大刀螳螂和薄翅螳螂归为一类相违背。基因组级别的证据将为枯叶螳螂这一分支的科学分类提供有力的证据。
这些发现不仅推动了螳螂目的生物学研究，也为未来螳螂在农业和医学等方面的应用提供了基因数据资源。
该所博士后刘航伟和硕士研究生雷丽红为论文共同第一作者，樊伟与王桂荣为论文共同通讯作者。该研究得到深圳市基础研究项目、深圳市重点实验室基金和中国农业科学院科技创新工程专项经费的支持。
相关论文信息：https://doi.org/10.1093/gigascience/giaf158
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