RESEARCH ARTICLE / COMPARATIVE GENOMICS

夜蛾科 P450 串联基因簇的
分化进化

Genomic architecture and transposable element dynamics drive the divergent evolution of tandemly arrayed P450 clusters in noctuid moths.

MZ

Minchi Zhao# · Mingnan Zhou#College of Plant Protection, Jilin Agricultural University

PHYLOGENOMIC LANDSCAPE / FIG. 112个鳞翅目物种的P450系统发育树和基因数量
CYP3 + CYP4Lineage-specific expansion
12Lepidopteran
species
1,258Intact P450
genes
63%Organized in
tandem arrays
2Conserved
expansion loci

THE RESEARCH STORY

一条贯穿结构、进化与功能的证据链

从 12 个染色体级基因组出发,追踪 P450 的发现、扩张、定位、选择与表达响应,解释夜蛾科害虫为何拥有高度可塑的解毒系统。

01Gene discovery

高可信 P450 鉴定

PF00067 · BLASTP · BITACORA · GeMoMa

02Evolution

家族扩张与进化

OrthoFinder · HMM-guided · IQ-TREE

03Architecture

基因组结构与机制

Tandem arrays · JCVI · TE landscape

04Adaptation

适应性进化

PAL2NAL · BUSTED · aBSREL · RELAX

05Function

表达响应与功能推断

RNA-seq · RSEM · DESeq2

Locus 1和Locus 2串联阵列与微共线性

CENTRAL DISCOVERY

相同的扩张结果,
两条不同的进化路径。

夜蛾科 P450 扩张并非随机散布,而是集中在两个具有保守侧翼的古老基因组位点。两个位点分别形成了“持续创新”与“稳定增量”的适应策略。

LOCUS 1CYP4 · OG1

结构创新与功能分化

高 TE 密度与拷贝数显著相关;选择压力增强、表达响应异质。

LOCUS 2CYP3 · OG3

结构稳定与剂量效应

低重复序列背景下维持扩张;选择强度稳定、表达高度协调。

查看整合模型

KEY FINDINGS

研究结论,建立在可追溯的定量证据之上

01 / REPERTOIRE545 + 483

CYP3 与 CYP4 构成扩张主体

两个解毒相关 clan 占据 P450 系统树中的主要夜蛾科特异扩张分支。

02 / ARCHITECTURE795

P450 位于串联阵列

63% 的完整 P450 以串联形式组织,最大的阵列包含 20 个基因。

03 / TE DYNAMICSR2 0.8588

Locus 1 的 TE—拷贝数关联

局部重复序列可能通过非等位同源重组持续促进基因复制。

04 / SELECTIONP < 10−3

两个位点均存在间歇性正选择

BUSTED 与 aBSREL 共同指向复制后特定分支的快速功能分化。

RESEARCH OUTPUT

面向害虫环境适应的
基因组机制框架

ManuscriptResearch manuscript · project record

AuthorsMinchi Zhao#, Mingnan Zhou#, et al.

DataMendeley Data Repository ↗