昆虫中水平转移基因的研究进展

罗一立 胡媛 田甜 韩昊霖 张友军 郭兆将
摘要：水平基因转移（horizontal gene transfer,HGT）又称为横向基因转移（lateral gene transfer,LGT），是指遗传物质在非亲缘关系的生物体之间进行传递的现象。尽管HGT在原核生物中的研究已经相当深入，但在真核生物中鲜有报道。近年来越来越多的证据表明，HGT同样对真核生物的基因组进化有重要作用。该文按照病毒源、细菌源、真菌源和植物源对近几年昆虫HGT的研究及真核生物HGT的机制进行总结，并对HGT在绿色防治中的潜在应用进行展望，以期为农业害虫绿色防控提供新视角。

关键词：水平基因转移;真核生物;昆虫;害虫防治;
DOI: 10.13802/j.cnki.zwbhxb.2025.2024833

Genome-wide profiling of highly similar paralogous genes using HiFi sequencing

Xiao Chen, Daniel Baker, Egor Dolzhenko, Joseph M. Devaney, Jessica Noya, April S. Berlyoung, Rhonda Brandon, Kathleen S. Hruska, Lucas Lochovsky, Paul Kruszka, Scott Newman, Emily Farrow, Isabelle Thiffault, Tomi Pastinen, Dalia Kasperaviciute, Christian Gilissen, Lisenka Vissers, Alexander Hoischen, Seth Berger, Eric Vilain, Emmanuèle Délot, UCI Genomics Research to Elucidate the Genetics of Rare diseases (UCI GREGoR) Consortium & Michael A. Eberle
Abstract：

序列同源性阻碍了片段重复的变体调用。我们开发了 Paraphase，这是一种基于 HiFi 的信息学方法，通过将旁系同源基因的所有单倍型一起分相来解析高度相似的基因。我们将寄生期应用于人类基因组中具有高 （>99%） 序列相似性的 160 个长 （>10 kb） 节段复制区域，编码 316 个基因。对 5 个祖先种群的分析揭示了这些区域的拷贝数高度可变。我们确定了 23 个组内多样性极低的旁系同源物组，其中广泛的基因转换和不等交叉导致高度相似的基因拷贝。此外，我们对 36 个三重奏的分析确定了 7 个从头 SNV 和 4 个从头基因转换事件，其中 2 个是非等位基因。最后，我们总结了 9 个以前被认为对基因型具有挑战性的医学相关基因的广泛遗传多样性。Paraphase 为解析基因旁系同源物提供了一个框架，能够准确测试医学相关基因和对以前无法接近的基因进行全群研究。

杂交促进生殖隔离的演化

Hybridization contributes to reproductive isolation

生殖隔离的形成是新物种产生的关键步骤，但其内在机制（如遗传不兼容性的建立）仍不完全清楚。近年来，随着科学家们越来越多地认识到跨物种杂交的普遍性，研究杂交的基因组后果及其与物种形成的关系已成为进化生物学的重要方向。例如，跨物种杂交是否在多个物种对之间推动了生殖隔离？在本期Nature Ecology & Evolution杂志发表的研究中，Aguillon等人发现，伯氏剑尾鱼和科氏剑尾鱼之间存在强但不完全的生殖隔离。更重要的是，他们提供了有力证据，表明跨物种杂交促进了遗传不兼容性的转移，并促成了另一对物种之间的生殖隔离。

Drivers of avian genomic change revealed by evolutionary rate decomposition

演化速率分解揭示鸟类基因组变化的驱动因素
现代鸟类已经演化出丰富多样的形态、行为和生态角色。对分子演化速率的分析可以揭示基因组变化与表型变化之间的联系，但在全基因组尺度上解析演化速率变化的驱动因素一直是一个挑战。利用对鸟类科阶系统发育关系的整体性状和演化速率估算，我们发现，谱系间的全基因组突变速率主要由产卵数和世代长度决定，而基因间的速率变化则受到鸟类基因组中鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）含量的影响。在本研究中，为了解哪些基因和谱系在鸟类演化速率变化中占主导地位，评估了各个谱系对基因特异性演化速率分解轴的影响。结果表明，大部分演化速率的变化发生在演化树的近期分支上，与现存鸟类科阶谱系相关。此外，对速率变化轴的进一步分析表明，在白垩纪-古近纪（K–Pg）过渡期后，微染色体发生了快速变化。这些显著的pulses of evolution与减数分裂、心脏功能以及RNA剪切、监控和翻译等遗传机制的重大变化相一致，并且与跗跖骨（tarsus）长度的增加所反映的生态多样性扩张相对应。