用于生物能源作物保护的Mite-y基因组资源

加利福尼亚州沃尔特克里克/伯克利 - 对于一种不像键盘上逗号大小的害虫，这种双斑蜘蛛螨可以造成不成比例的伤害。这些网络旋转器从超过一千种不同植物物种的叶子中提取它们所需的营养物质，包括生物能源原料和食物主食。化学控制蜘蛛螨以抵消减少的收获产量的成本每年徘徊在10亿美元左右，这反映了它们对经济的重大影响。

拥有9000万个核苷酸的基因组，是属于具有外部骨骼或节肢动物的动物组中最小的一个，2007年由美国能源部(DOE)联合基因组研究所选择的双斑叶螨进行测序( JGI)。“蜘蛛螨生物学的许多方面似乎都促进了农药抗性的快速演变，”佛兰芒生物技术研究所(VIB)和比利时根特大学的DOE JGI合作者Yves Van de Peer说。“控制这些螨虫变得越来越困难，这种抗性的遗传基础仍然知之甚少。”

Van de Peer和研究界的其他人现在正在利用来自蜘蛛螨的公开可用的基因组数据来推动新型害虫控制策略的开发，这些策略可以替代化学杀虫剂并减少环境污染。在11月24日出版的“ 自然”杂志上，他和来自30多家机构的国际研究小组报告了蜘蛛螨如何揭示诸如有害生物快速产生抗药性的能力等问题，以及它们如何更广泛地服务于害虫 - 植物相互作用的模型以及它们在不断变化的环境中如何应对。

“该分析揭示了虫害植物相互作用等多种特性的机制，激发了新的作物植物保护策略，以及丝绸生产的进化创新，为新的纳米级生物材料开发提供了机会，”该出版物的第一作者，西方大学的Miodrag Grbic说。安大略省，加拿大和西班牙洛格罗尼奥的Ciencias de la Vid y el Vino研究所。Grbic也是该项目的负责人，他提议在DOE JGI的社区测序计划(CSP)下对蜘蛛螨Tetranychus urticae进行测序。其他支持来自加拿大基因组和安大略基因组学研究所。

“从有害生物管理的角度来看，我们的同事正在应用这些数据作为预测气候变化对二斑叶螨的生物学，分布和丰度的影响的基础，并作为模型系统，刺激其他节肢动物类似研究的进展，“范德佩尔说。害虫对作物的破坏是农业生产中能量损失最大的一种。在土壤耕作，种子分配，肥料，农药和除草剂应用方面投入了大量的能源 - 不计算这些肥料和农药生产所消耗的能源。蜘蛛螨侵染通常发生在作物发育的后期阶段，导致枯萎和随后的降解，导致作物损失和所有相关的农业投入。

在估计的200万种螨类中，不到5%已被详细描述。在这一部分中，蜘蛛螨T. urticae是螯虾组中的第一个，其中包括蜘蛛，蝎子和马蹄蟹，以完成其基因组。在节肢动物中，这种微小的有害生物加入了水蚤Daphnia pulex，这是第一个甲壳动物，它的基因组测序和今年早些时候由DOE JGI及其合作者在不断扩大的生物学重要模型系统组合中发布。

与已发表的工作相关的另一个发现是物种之间转移的基因的表征。“鉴定已被纳入蜘蛛螨基因组的微生物和真菌基因令人兴奋，”DOE JGI植物计划(以及HudsonAlpha生物技术研究所的教员研究员)的负责人Jeremy Schmutz说。“它增加了证据支持侧向基因转移理论作为植物病原体的机制，专门研究植物并提高其种群对我们食物来源影响的能力。”Schmutz接着说，更大的策略的一部分被设计为取代使用化石燃料包括推动大量纤维素作物用于生物燃料，这需要更好地了解植物与主要病原体群体的相互作用。

作者指出，螨类基因组的可用性也推动了生物医学领域的研究，包括表征相关生物体感染机制的发育研究，如蜱虫，它们是莱姆病和出血热以及引发过敏反应的其他螨虫的载体。

“就像果蝇Drosophila和蠕虫线虫一样，这些生物体正在集结研究形成的团结点，”美国能源部JGI负责CSP的科学项目副主任Jim Bristow说。“不久前，水蚤只有少数专门的研究人员。现在，随着水蚤基因组的可用性，以及它作为淡水生态系统中的关键物种的认可度上升，水蚤研究组在全球数以百计。这是我们提供这些信息的目标之一，以促进这种能源和环境相关的基础研究。“

DOE JGI的社区测序计划得到美国能源部科学办公室生物与环境研究办公室的支持，使来自世界各地的大学和国家实验室的科学家能够探索隐藏的微生物和植物世界，为国家的主要挑战提供创新解决方案。能源，气候和环境。在Twitter和Facebook上关注DOE JGI 。

劳伦斯伯克利国家实验室通过推进可持续能源，保护人类健康，创造新材料以及揭示宇宙的起源和命运来应对世界上最紧迫的科学挑战。伯克利实验室成立于1931年，其科学专业知识获得了13项诺贝尔奖。加州大学为美国能源部的科学办公室管理伯克利实验室。