项目文章 |为何茶棍蓟马独爱茶树？中国科学家破译其基因组，揭示其对茶树高多酚环境的独特适应性！

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2025年4月24日，中国农业科学院茶叶研究所李兆群团队在Pest Management Science期刊上在线发表题为“Chromosome-level genome assembly of Dendrothrips minowai and genomic analysis highlights distinct adaptations to high polyphenols in tea plants”的研究论文。该研究组装了茶棍蓟马染色体水平基因组，并分析揭示了其对茶树高多酚环境的独特适应性分子机制。希望组为本研究提供了测序组装分析等服务。

研究背景

蓟马是危害蔬菜、水果和茶叶等园艺作物的重要害虫，对相关产业构成重大挑战。其体型微小且隐蔽性强，难以在种群暴发前进行早期监测。快速的繁殖周期、高繁殖力及强抗药性进一步增加了防控难度。因此，深入了解蓟马的生物学、生态学、进化、竞争及宿主植物适应性，对制定有效管理策略至关重要。

茶棍蓟马（Dendrothrips minowaiPriesner）是一种关键的寡食性害虫，主要危害亚洲（尤其是中国）的茶树。成虫和若虫通过刺吸茶树嫩叶汁液，影响植株生长并降低茶叶品质与产量。近年来，高质量基因组组装与分析技术为揭示蓟马生物学特性及宿主适应的遗传机制提供了新视角。然而，茶棍蓟马基因组尚未解析，这限制了对高多酚环境适应机制的理解。

结果与分析

01 基因组测序与组装

蓟马是危害蔬菜、水果和茶叶等园艺作物的重要害虫，对相关产业构成重大挑战。其体型微小且隐蔽性强，难以在种群暴发前进行早期监测。快速的繁殖周期、高繁殖力及强抗药性进一步增加了防控难度。因此，深入了解蓟马的生物学、生态学、进化、竞争及宿主植物适应性，对制定有效管理策略至关重要。

茶棍蓟马（Dendrothrips minowaiPriesner）是一种关键的寡食性害虫，主要危害亚洲（尤其是中国）的茶树。成虫和若虫通过刺吸茶树嫩叶汁液，影响植株生长并降低茶叶品质与产量。近年来，高质量基因组组装与分析技术为揭示蓟马生物学特性及宿主适应的遗传机制提供了新视角。然而，茶棍蓟马基因组尚未解析，这限制了对高多酚环境适应机制的理解。

图1 茶棍蓟马基因组的特征

02 茶棍蓟马基因家族的进化分析

系统发育分析表明，蓟马在进化树上分为两支，其中7种蓟马聚为一支且亲缘关系较近。茶棍蓟马的分化时间（约1.032亿年前）早于其他已报道的蓟马物种。在茶棍蓟马基因组中，12个基因家族呈现扩张，172个基因家族呈现收缩（图2）。功能富集分析显示，扩张基因家族主要参与代谢过程、氧化还原酶活性和外源物生物降解与代谢等通路。

图2 茶棍蓟马与其他11种昆虫的进化和系统发育关系分析

03 茶棍蓟马的化学感应与解毒基因家族

由于宿主适应性常涉及宿主识别和宿主次生代谢物解毒，研究对茶棍蓟马中与化学感应及解毒相关的基因家族进行了分析，结果显示，茶棍蓟马拥有88个化学感应相关基因（包括42个味觉受体GR、22个嗅觉受体OR、10个离子型受体IR、1个化学感受蛋白CSP和13个气味结合蛋白OBP）以及187个解毒相关基因（包括90个细胞色素P450、62个ABC转运蛋白、7个羧酸酯酶CCE、13个尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶UGT和15个谷胱甘肽S转移酶GST）（表1）。与西花蓟马（F. occidentalis）和棕榈蓟马（T. palmi）等多食性物种相比，茶棍蓟马的GR、IR、OR和CSP基因数量较少，但OBP数量略多于西花蓟马。这一结果表明，化学感应基因（尤其是GR、IR和OR）的多样性与蓟马的宿主范围适应性呈正相关。
系统发育分析显示，多食性物种（如西花蓟马和棕榈蓟马）的GR基因和OR基因表现出扩张现象，特别是在与苦味物质和二氧化碳检测相关的亚谱系中（图3）。而茶棍蓟马则呈现收缩趋势。此外，西花蓟马的IR基因也发生扩张，但在茶棍蓟马中收缩。

在解毒基因方面，茶棍蓟马的GST基因家族规模比其他三种蓟马更小。值得注意的是，ABC转运蛋白的系统发育分析表明，茶棍蓟马中ABC转运蛋白家族（尤其是ABCG和ABCC亚家族）显著扩张，这可能是其适应茶树高多酚环境的关键机制。

图3 茶棍蓟马中化学感应和解毒相关基因系统发育树分析

综上所述，该研究通过对蓟马科寡食性茶棍蓟马（D. minowai）基因组进行测序、组装和注释，为解析其生物学特性与行为奠定了重要基础。比较基因组分析显示，茶棍蓟马在解毒代谢相关基因上存在全基因组范围的扩张，这为其适应茶树寄主提供了分子基础。从害虫防控角度来看，该基因组资源将显著促进基因编辑研究，为开发新型靶向杀虫剂及种群精准防控技术提供关键支撑。

文章链接：https://doi.org/10.1002/ps.8781