1月14日，由中國科學(xué)院動物研究所康樂院士領(lǐng)銜， 深圳華大基因研究院和中科院北京生命科學(xué)研究院等單位參與的一項研究，成功破譯了飛蝗（Locusta migratoria）的全基因組序列圖譜，這是迄今人類破譯的最大動物基因組�；诨蚪M信息，這項研究還揭示了飛蝗食性、遷飛和群聚的奧秘。研究成果在《自然·通訊》上以Article形式在線發(fā)表，同時國際知名數(shù)據(jù)庫也向全球公開釋放了飛蝗基因組數(shù)據(jù)。
飛蝗是世界性的重要農(nóng)業(yè)害蟲，取食水稻、小麥、玉米、高粱、谷子等多種禾本科植物。當蝗災(zāi)爆發(fā)時，蝗蟲可形成高密度蝗群并可以長距離遷飛。在過去近百年中，世界科學(xué)家一直致力于揭示蝗災(zāi)爆發(fā)的機制�？禈费芯拷M在多年研究飛蝗生態(tài)基因組學(xué)的基礎(chǔ)上，采用新一代測序技術(shù)，發(fā)展了組裝超大基因組的生物信息方法，對飛蝗基因組進行了測序、組裝、注釋等，獲得迄今人類破譯的最大動物基因組—飛蝗基因組圖譜。飛蝗基因組（6.3 Gagabase）是人類的兩倍多，約是果蠅基因組的30倍，預(yù)測出大約17,300個蛋白質(zhì)編碼基因。同時完成的還包括飛蝗的遺傳圖譜以及飛蝗重要生物學(xué)特性的基因組學(xué)基礎(chǔ)。
飛蝗基因組為什么如此之大？科研人員發(fā)現(xiàn)，主要是因為重復(fù)序列在基因組中過多積累造成的。他們還發(fā)現(xiàn)，許多基因組本身的特征并不受限于物種進化關(guān)系，而是與基因組的大小密切相關(guān)。與其它已測序的昆蟲物種相比，飛蝗基因組中參與脂肪酸合成、轉(zhuǎn)運和代謝過程的許多基因家族發(fā)生明顯擴增現(xiàn)象。因為脂肪酸是大多數(shù)長距離遷飛昆蟲的能量物質(zhì)，這一發(fā)現(xiàn)很好的解釋了飛蝗擁有卓越飛行能力的遺傳基礎(chǔ)。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，飛蝗中一類被稱之為糖苷鍵轉(zhuǎn)移酶（UGT）的代謝解毒酶類，其基因數(shù)目在所有已測序昆蟲中是最多的。這類酶能夠降解禾本科植物中存在的特定次生代謝物，這為解釋為什么飛蝗以禾本科植物為食物提供了重要線索�；认x的大規(guī)模群居是成災(zāi)的主要原因，群居型和散居型之間的轉(zhuǎn)變是昆蟲學(xué)中的一大奧秘。他們通過轉(zhuǎn)錄組和甲基化組測序手段，檢測了兩型在相互轉(zhuǎn)變過程中中神經(jīng)系統(tǒng)的基因轉(zhuǎn)錄的變化，發(fā)現(xiàn)調(diào)控神經(jīng)可塑性的基因在表達量、DNA甲基化以及可變剪切方面都有明顯的變化。這些基因可能在控制飛蝗形成大的群體過程中發(fā)揮重要的功能。為了開發(fā)更高效、低毒的新型藥物，他們還通過生物信息學(xué)的方法，預(yù)測了51個潛在的藥物靶點基因，可用于后續(xù)的藥物篩選工作。
該項目的順利完成為更好的揭示蝗災(zāi)爆發(fā)機制，以及開發(fā)可持續(xù)性治理策略和新的控制方法提供了寶貴的基因組資源。同時，也為推動蝗蟲成為研究人類疾病和行為的生物醫(yī)學(xué)模型奠定了重要的基礎(chǔ)。
