玉米象甲(Sitophilus zeamais)染色体水平基因组组装与注释：为仓储害虫防控提供关键基因组资源

　　本研究针对全球重要仓储害虫玉米象甲(Sitophilus zeamais)缺乏高质量基因组资源的现状，通过PacBio HiFi和Hi-C技术首次完成其染色体水平基因组组装（大小693.21 Mb， scaffold N50达61.03 Mb），成功将91.17%序列锚定至11条假染色体，注释15,161个蛋白编码基因和54.46%重复序列。该成果为解析象甲科害虫抗性机制和适应性进化提供关键数据支撑，对开发靶向防控策略具有重要意义。

　　

研究背景与意义
玉米象甲(Sitophilus zeamais)作为全球仓储谷物头号害虫，每年造成高达30%的产后粮食损失。这种体长仅3-4毫米的小甲虫，却能通过幼虫隐蔽式蛀食和成虫产卵行为，使整仓谷物在数月内沦为虫蛀空壳。更棘手的是，其近缘种（如米象S. oryzae）在形态和生态位上的高度相似性，使得传统防治手段难以精准靶向。尽管2017年首个象甲科基因组（S. oryzae）草图发布，但 scaffold级别的碎片化组装严重阻碍了关键科学问题的解析——例如抗药性相关基因簇的连锁分析、转座元件(TE)驱动的适应性进化机制等。

河南工业大学粮食储运安全协同创新中心的研究团队在《Scientific Data》发表的这项研究，首次采用第三代测序技术PacBio HiFi（平均读长10 kb）结合染色体构象捕获(Hi-C)技术，构建了玉米象甲染色体水平参考基因组。该基因组不仅填补了仓储害虫高质量基因组资源的空白，其98.17%的BUSCO（Benchmarking Universal Single-Copy Orthologs）完整度更达到昆虫基因组研究的黄金标准，为后续比较基因组学和功能研究奠定坚实基础。

关键技术方法
研究团队从中国河南郑州粮库采集野生种群，经20代近交培育建立实验品系。采用超低输入DNA建库技术（0.38 μg起始量）生成46.07 Gb PacBio HiFi数据，结合69.39 Gb Hi-C数据，通过Hifiasm v0.19.1和ALLHiC v0.9.8完成染色体挂载。利用LTR_retriever v2.9.0和RepeatModeler v2.0.2a鉴定重复序列，整合三代全长转录组（9.70 Gb）与Illumina RNA-Seq（55.67 Gb）数据，采用EvidenceModeler v1.1.1进行多证据基因注释。

主要研究结果
基因组特征解析
k-mer分析（k=23）显示基因组大小699.69 Mb，杂合率2.69%，重复序列占比60.10%。最终组装获得693.21 Mb基因组， scaffold N50达61.03 Mb，GC含量32.15%。Hi-C互作图谱清晰呈现11条假染色体的三维结构，对应2n=22的核型特征。

重复序列与基因注释
共鉴定377.50 Mb重复序列（54.46%），其中LTR/Gypsy（3.84%）和LINE（5.15%）为优势转座元件。15,161个蛋白编码基因的平均转录本长度2,350 bp，平均含7.2个外显子。功能注释显示98.89%基因在Swiss-Prot/NR等数据库获得功能注释，包括多个与解毒代谢（P450、GST）和嗅觉感知（OR、OBP）相关的基因家族。

非编码RNA资源
预测获得1,411个非编码RNA，包括57个miRNA、219个tRNA和1,118个rRNA，其中多个miRNA可能参与幼虫发育调控。

结论与展望
该研究建立的染色体水平基因组首次揭示了玉米象甲基因组的宏观架构特征：
1）高达54.46%的重复序列占比，显著高于多数鞘翅目昆虫，暗示转座元件爆发可能是其宿主适应性快速进化的重要驱动力；
2）11对染色体中多个基因富集区与已知抗药性QTL（Quantitative Trait Locus）位点重叠，为后续抗性基因挖掘提供物理图谱；
3）比较基因组分析发现，与米象相比，玉米象甲特有基因显著富集于淀粉酶和脂肪代谢通路，这与其对玉米胚乳的特殊取食偏好高度吻合。

这项研究不仅为仓储害虫比较基因组学研究树立了新标杆，其提供的高质量基因组资源将加速靶向基因编辑（如CRISPR-Cas9）等新型防控技术的开发。未来通过整合群体基因组数据，有望解析不同地理种群的环境适应机制，为制定区域特异性防治策略提供分子依据。