JGG｜萧玉涛团队研究揭示棉铃虫响应气候变化的适应性演化机制

2025年1月30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）萧玉涛团队在《遗传学报（Journal of Genetics and Genomics）》上在线发表了题为“Genomic predictions of invasiveness and adaptability of the cotton bollworm in response to climate change”的研究论文。该研究整合气候建模和群体基因组学，精准预测棉铃虫响应未来气候变化的入侵性和适应性，为气候变化下的棉铃虫绿色可持续防治提供科学依据。

农业害虫会给农业生产造成巨大损失。未来气候变化一方面可能促进害虫的快速扩张，另一方面也为害虫防治增加了不确定性。棉铃虫是具有世界性危害的害虫之一，具有杂食性、迁徙力和高繁殖力等特征，国内年均造成200亿元以上的经济损失。深入研究未来气候变化条件下棉铃虫的进化反应和适应能力对于建立绿色、可持续的农业害虫防治至关重要。

该研究通过整合气候模型和景观基因组学(Landscape genomics)，研究棉铃虫 (Helicoverpa armigera) 在本地环境适应和响应未来气候变化的种群动态。值得注意的是，气候模型预计发现未来五十年内棉铃虫适宜居住的地区面积相较于现在可能会显著增加。气候变化是推动棉铃虫分布动态和种群分化的重要因素之一。大约 19,000 年前，棉铃虫从其祖先非洲种群扩展，随后逐渐占领欧洲、亚洲、大洋洲和美洲大陆。通过景观基因组学分析确定了七个具有高扩散性和适应性的亚种群，它们可能具有更高的入侵风险，该预测有助于我们预先制定防控策略，防患于未然。此外，该研究还鉴定了大量与气候适应相关的候选基因和变异，如编码参与脂肪酸代谢和能量调节的基因brummer，海藻糖合成相关的酶 TPS1, 参与昆虫保幼激素合成和修饰的酶JHAMT等，这些基因的变异信息可被用于鉴定和预测棉铃虫对新环境的适应能力和危害风险。

图| 棉铃虫对未来气候变化的响应受到扩张能力、适应性基因流、遗传负荷和遗传偏移等因素影响

综上所述，棉铃虫对未来气候变化响应的景观基因组学研究将促进我们发展动态的、绿色的、可持续的害虫防控策略，为应对气候变化下的害虫防治提供了新思路。

基因组所（大鹏湾实验室）徐琦博士为该论文第一作者，基因组所（大鹏湾实验室）萧玉涛研究员和中国农业科学院吴孔明研究员为共同通讯作者。基因组所（大鹏湾实验室）靳明辉研究员、肖华副研究员、彭炎博士、张帆博士和李洪冉博士参与了该研究。该工作得到国家自然科学基金，深圳市科技计划，国家重点研发计划和中国农业科学院创新工程等项目资助。

引用本文：Qi Xu, Minghui Jin, Hua Xiao, Yan Peng, Fan Zhang, Hongran Li, Kongming Wu, Yutao Xiao. (2025). Genomic predictions of invasiveness and adaptability of the cotton bollworm in response to climate change, Journal of Genetics and Genomics.

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1673852725000311