加利福尼亞州沃爾特克里克/伯克利 - 對(duì)于一種不像鍵盤上逗號(hào)大小的害蟲(chóng)，這種雙斑蜘蛛螨可以造成不成比例的傷害。這些網(wǎng)絡(luò)旋轉(zhuǎn)器從超過(guò)一千種不同植物物種的葉子中提取它們所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，包括生物能源原料和食物主食?；瘜W(xué)控制蜘蛛螨以抵消減少的收獲產(chǎn)量的成本每年徘徊在10億美元左右，這反映了它們對(duì)經(jīng)濟(jì)的重大影響。

擁有9000萬(wàn)個(gè)核苷酸的基因組，是屬于具有外部骨骼或節(jié)肢動(dòng)物的動(dòng)物組中最小的一個(gè)，2007年由美國(guó)能源部(DOE)聯(lián)合基因組研究所選擇的雙斑葉螨進(jìn)行測(cè)序( JGI)。“蜘蛛螨生物學(xué)的許多方面似乎都促進(jìn)了農(nóng)藥抗性的快速演變，”佛蘭芒生物技術(shù)研究所(VIB)和比利時(shí)根特大學(xué)的DOE JGI合作者Yves Van de Peer說(shuō)。“控制這些螨蟲(chóng)變得越來(lái)越困難，這種抗性的遺傳基礎(chǔ)仍然知之甚少。”

Van de Peer和研究界的其他人現(xiàn)在正在利用來(lái)自蜘蛛螨的公開(kāi)可用的基因組數(shù)據(jù)來(lái)推動(dòng)新型害蟲(chóng)控制策略的開(kāi)發(fā)，這些策略可以替代化學(xué)殺蟲(chóng)劑并減少環(huán)境污染。在11月24日出版的“ 自然”雜志上，他和來(lái)自30多家機(jī)構(gòu)的國(guó)際研究小組報(bào)告了蜘蛛螨如何揭示諸如有害生物快速產(chǎn)生抗藥性的能力等問(wèn)題，以及它們?nèi)绾胃鼜V泛地服務(wù)于害蟲(chóng) - 植物相互作用的模型以及它們?cè)诓粩嘧兓沫h(huán)境中如何應(yīng)對(duì)。

“該分析揭示了蟲(chóng)害植物相互作用等多種特性的機(jī)制，激發(fā)了新的作物植物保護(hù)策略，以及絲綢生產(chǎn)的進(jìn)化創(chuàng)新，為新的納米級(jí)生物材料開(kāi)發(fā)提供了機(jī)會(huì)，”該出版物的第一作者，西方大學(xué)的Miodrag Grbic說(shuō)。安大略省，加拿大和西班牙洛格羅尼奧的Ciencias de la Vid y el Vino研究所。Grbic也是該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，他提議在DOE JGI的社區(qū)測(cè)序計(jì)劃(CSP)下對(duì)蜘蛛螨Tetranychus urticae進(jìn)行測(cè)序。其他支持來(lái)自加拿大基因組和安大略基因組學(xué)研究所。

“從有害生物管理的角度來(lái)看，我們的同事正在應(yīng)用這些數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)氣候變化對(duì)二斑葉螨的生物學(xué)，分布和豐度的影響的基礎(chǔ)，并作為模型系統(tǒng)，刺激其他節(jié)肢動(dòng)物類似研究的進(jìn)展，“范德佩爾說(shuō)。害蟲(chóng)對(duì)作物的破壞是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中能量損失最大的一種。在土壤耕作，種子分配，肥料，農(nóng)藥和除草劑應(yīng)用方面投入了大量的能源 - 不計(jì)算這些肥料和農(nóng)藥生產(chǎn)所消耗的能源。蜘蛛螨侵染通常發(fā)生在作物發(fā)育的后期階段，導(dǎo)致枯萎和隨后的降解，導(dǎo)致作物損失和所有相關(guān)的農(nóng)業(yè)投入。

在估計(jì)的200萬(wàn)種螨類中，不到5%已被詳細(xì)描述。在這一部分中，蜘蛛螨T. urticae是螯蝦組中的第一個(gè)，其中包括蜘蛛，蝎子和馬蹄蟹，以完成其基因組。在節(jié)肢動(dòng)物中，這種微小的有害生物加入了水蚤Daphnia pulex，這是第一個(gè)甲殼動(dòng)物，它的基因組測(cè)序和今年早些時(shí)候由DOE JGI及其合作者在不斷擴(kuò)大的生物學(xué)重要模型系統(tǒng)組合中發(fā)布。

與已發(fā)表的工作相關(guān)的另一個(gè)發(fā)現(xiàn)是物種之間轉(zhuǎn)移的基因的表征。“鑒定已被納入蜘蛛螨基因組的微生物和真菌基因令人興奮，”DOE JGI植物計(jì)劃(以及HudsonAlpha生物技術(shù)研究所的教員研究員)的負(fù)責(zé)人Jeremy Schmutz說(shuō)。“它增加了證據(jù)支持側(cè)向基因轉(zhuǎn)移理論作為植物病原體的機(jī)制，專門研究植物并提高其種群對(duì)我們食物來(lái)源影響的能力。”Schmutz接著說(shuō)，更大的策略的一部分被設(shè)計(jì)為取代使用化石燃料包括推動(dòng)大量纖維素作物用于生物燃料，這需要更好地了解植物與主要病原體群體的相互作用。

作者指出，螨類基因組的可用性也推動(dòng)了生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究，包括表征相關(guān)生物體感染機(jī)制的發(fā)育研究，如蜱蟲(chóng)，它們是萊姆病和出血熱以及引發(fā)過(guò)敏反應(yīng)的其他螨蟲(chóng)的載體。

“就像果蠅Drosophila和蠕蟲(chóng)線蟲(chóng)一樣，這些生物體正在集結(jié)研究形成的團(tuán)結(jié)點(diǎn)，”美國(guó)能源部JGI負(fù)責(zé)CSP的科學(xué)項(xiàng)目副主任Jim Bristow說(shuō)。“不久前，水蚤只有少數(shù)專門的研究人員?，F(xiàn)在，隨著水蚤基因組的可用性，以及它作為淡水生態(tài)系統(tǒng)中的關(guān)鍵物種的認(rèn)可度上升，水蚤研究組在全球數(shù)以百計(jì)。這是我們提供這些信息的目標(biāo)之一，以促進(jìn)這種能源和環(huán)境相關(guān)的基礎(chǔ)研究。“

DOE JGI的社區(qū)測(cè)序計(jì)劃得到美國(guó)能源部科學(xué)辦公室生物與環(huán)境研究辦公室的支持，使來(lái)自世界各地的大學(xué)和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家能夠探索隱藏的微生物和植物世界，為國(guó)家的主要挑戰(zhàn)提供創(chuàng)新解決方案。能源，氣候和環(huán)境。在Twitter和Facebook上關(guān)注DOE JGI 。

勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室通過(guò)推進(jìn)可持續(xù)能源，保護(hù)人類健康，創(chuàng)造新材料以及揭示宇宙的起源和命運(yùn)來(lái)應(yīng)對(duì)世界上最緊迫的科學(xué)挑戰(zhàn)。伯克利實(shí)驗(yàn)室成立于1931年，其科學(xué)專業(yè)知識(shí)獲得了13項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)。加州大學(xué)為美國(guó)能源部的科學(xué)辦公室管理伯克利實(shí)驗(yàn)室。