PROJECT OVERVIEW / 项目概述

夜蛾科害虫的快速适应,是否预先写在基因组结构中?

本研究将 P450 基因家族扩张放回其真实的染色体环境,结合基因复制、转座元件、自然选择和胁迫表达,寻找连接基因组结构与代谢适应的机制。

01/ 02
SCIENTIFIC QUESTION
单个抗性基因可以解释一次代谢反应,
但无法解释一个昆虫类群为何反复、快速地产生抗性。
Q1

扩张发生在哪里?

P450 增加是全基因组随机事件,还是集中在保守的结构热点?

Q2

扩张如何发生?

串联复制、局部 TE 密度和基因组重排如何共同塑造大型基因簇?

Q3

复制后如何保留?

选择压力和表达调控如何让冗余拷贝走向剂量增益或功能分化?

SPECIES DATASET

12 个染色体级参考基因组

8 个多食性夜蛾科害虫与 4 个鳞翅目比较物种构成系统发育框架,兼顾类群内扩张和类群间对照。

08 NOCTUIDAE

HaHelicoverpa armigera

HzHelicoverpa zea

MlMythimna loreyi

SeSpodoptera exigua

SfSpodoptera frugiperda

SliSpodoptera littoralis

SltSpodoptera litura

TnTrichoplusia ni

1,258intact P450 genes95 CYP2 · 545 CYP3 · 483 CYP4 · 135 Mito

04 COMPARATORS

BmBombyx mori

MsManduca sexta

McMelitaea cinxia

PrPieris rapae

RESEARCH OBJECTIVES

四个目标,形成一条因果解释路径

01

刻画基因库

获得标准化、高可信的 P450 全集,比较四大 clan 的谱系特异变化。

02

定位扩张结构

识别大型串联阵列和跨物种保守位点,重建基因获得与丢失。

03

解释扩张机制

比较局部 TE 景观、共线性和基因拷贝数,解析位点特异的结构动力学。

04

连接功能适应

整合选择压力与杀虫剂胁迫转录组,判断扩张拷贝如何产生适应收益。

INTEGRATED MODEL

两个位点,两种适应策略

同源、共线性和系统发育证据表明,Locus 1 与 Locus 2 是古老而保守的 P450 扩张热点;但它们的重复序列背景、选择强度和表达协同性走向不同。

LOCUS 1 / CYP4 / OG1

持续产生变异的“创新位点”

TE 富集复制与重排选择增强表达分化

更高的结构可塑性为不同化学物质提供分工明确的代谢拷贝。

LOCUS 2 / CYP3 / OG3

维持产量优势的“剂量位点”

早期扩张结构稳定约束保留协同表达

多个拷贝作为协调代谢单元,提高广谱化学胁迫下的总酶输出。

EVIDENCE MAP

从家族扩张到位点功能

每一个机制判断都由至少两类证据交叉支持:系统发育与 Orthogroup 确认同源关系;微共线性定位古老位点;TE、选择压力和表达数据解释分化轨迹。

进入实验流程
功能参照树和两个位点的表达响应热图