我校茶小绿叶蝉基因组研究取得重大突破

来源：福建农林大学(新版)发布时间：2021-07-15作者：创建部门：福建农林大学(新版)

7月15日，NCBI assembly和国家基因组科学数据中心（NCDC）同时上线了福建农林大学尤民生教授科研团队完成的首个染色体级别的茶小绿叶蝉参考基因组。该团队在此基因组基础上，揭示了茶小绿叶蝉对不同茶树品种、不同生境条件的适应性机制以及体内抗药性的产生机理。

茶是21世纪最畅销的人类健康饮品，据国际茶叶委员会（ITC）2018年统计，全球每年茶产量都在600万公吨左右。中国是最大的茶叶生产、消费和出口国，因此，茶树已经成为我国重要的经济作物。

茶小绿叶蝉也叫做小贯小绿叶蝉，学名为Empoasca onukii，是我国茶园最主要的害虫之一，在分类学上隶属半翅目叶蝉科（Hemiptera: Cicadellidae）。与茶尺蠖不同，茶小绿叶蝉的各个虫态均能为害茶树。茶树受害严重时茶芽枯死脱落，茶树冠顶部呈火烧状，被称为“叶蝉烧”。据统计，由于茶小绿叶蝉的为害，我国长江中下游茶区每年茶产量损失约为15%-50%，重灾年份甚至会出现无茶可收的现象。

目前，针对该虫的防控手段仍然依靠大量使用化学杀虫剂。化学杀虫剂的大量使用不仅降低了茶叶品质，给人类自身的健康带来威胁，而且使茶小绿叶蝉产生了严重的抗药性，导致许多茶叶产区陷入农药越用越多、虫害愈演愈烈的恶性循环，同时，农药残留引起了污染土壤和水资源、破坏生物多样性等一系列的生态、环境和社会问题。茶小绿叶蝉基因组的破译为阐明害虫的进化历史和灾变机理提供了理论依据，对害虫绿色防控、减量使用农药和茶叶安全生产具有十分重要的意义。

本次发布的茶小绿叶蝉基因组Contig N50达到了2.2 Mb，Scaffold N50达到了68 Mb，是目前半翅目昆虫基因组组装连续性、完整性最好的基因组。研究人员进一步使用Hi-C技术，把基因组组装提升到染色体水平，基于聚类热图，可以明显地分为10个染色体组，且对角线以外的区域噪音较少，说明染色体水平组装效果较好。

研究人员发现，茶小绿叶蝉体内的嗅觉受体CSP基因家族产生了明显的扩增且在染色体上出现成

排列的现象，这与该虫识别、定位茶树气味密切相关。此外，茶小绿叶蝉体内的P450基因家族中的CYP3和CYP4亚家族出现显著特异性扩增，而这两个家族是昆虫体内重要的解毒基因亚家族，与小绿叶蝉抗药性的产生息息相关。

我国不同茶区具有茶树品种丰富，气候条件多样，生态环境复杂等特点。然而，茶小绿叶蝉可迅速适应不同的气候和生境条件，使种群快速定殖扩张，并可为害不同的茶树品种，成为茶园最难防控的害虫之一。2019年开始，该研究团队大量收集遍布中国四大茶区55个茶小绿叶蝉群体样本，通过基因组重测序和群体基因组的比较研究，发现在受自然选择的基因中，~92%的基因受到平衡选择作用。说明茶小绿叶蝉不同群体间的遗传多样性很高，具有适应不同生境条件的强大能力。

此外，通过群体基因组的数据分析，进一步发现茶小绿叶蝉的地理集群与我国的四大茶区没有相关性。茶小绿叶蝉可分为3个地理群体，分别是东部群体、中南部群体和云南群体，其中云南群体明显区别于其他两个地理群体。

茶小绿叶蝉基因组的破译对于了解该害虫的地理起源、进化历史和遗传分化具有重要意义，同时也为害虫绿色防控和茶叶安全生产提供了新的研发思路和途径。

福建省安溪县红星茶场生态茶园（右上角为茶小绿叶蝉成虫）

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