功能基因组学揭示了卡普拉甲虫（Khapra beetle）在极端寒冷环境中生存所需的关键基因家族和分子通路

《BMC Biology》：Functional genomics reveals key gene families and molecular pathways for extreme cold survival in the khapra beetle

蟋蟀象基因组解析揭示其冷耐受机制，通过染色体水平组装（327Mb）鉴定19112个蛋白编码基因，发现HSPs、P450s及胰岛素/IGF信号家族显著扩张，RNA干扰和功能验证表明INSR、PIK3CB维持基础稳态，ADCY9特导冷适应，miRNA调控参与信号通路。

　　

摘要

背景

谷蠹（Trogoderma granarium Everts）是全球最具破坏性的入侵性害虫之一，对粮食安全和国际贸易构成威胁。其幼虫具有极强的耐寒能力，这使得它们能够扩展到典型的栖息地之外。然而，由于基因组资源有限，导致其耐寒机制的分子基础在很大程度上仍未被探索。

结果

我们首次完成了T. granarium的染色体级基因组组装（327 Mb，contig N50 = 883 kb），在9条染色体上鉴定出19,112个蛋白质编码基因（BUSCO完整性为99.0%）。比较基因组学分析显示，与应激反应、解毒和代谢相关的基因家族显著扩张，包括P450s、HSPs以及胰岛素/IGF/松弛素家族。针对INSR、PIK3CB和ADCY9的转录组分析和RNA干扰实验表明，这些基因在暴露于寒冷环境后对死亡率和发育有显著影响。关键的是，功能验证揭示了它们不同的生存作用：INSR和PIK3CB对于在应激条件下维持基本稳态至关重要，而ADCY9则特异性地介导了对寒冷的适应反应。此外，如tca-miR-305-3p这样的miRNA表明，寒冷响应基因在长寿和胰岛素信号通路中受到转录后调控。

结论

本研究阐明了T. granarium的耐寒性的遗传基础，揭示了一种结合了强大代谢维持和针对性适应反应的综合性生存策略。这些发现提供了高质量的基因组资源，并确定了可用于制定检疫措施和入侵预防策略的可操作分子靶点。