許多微生物與昆蟲共生時，會悄悄將自己的基因傳遞給昆蟲。這類跨物種的交流基因就是水平轉移基因(HGT)。浙江大學農業與生物技術學院研究員沈星星、黃健華與美國范德堡大學教授Antonis Rokas等研究者合作，發現昆蟲基因組內存在大量的HGT，并發現“飛來”的外源基因對昆蟲求偶起到重要作用。7月18日，相關成果發表于《細胞》。
昆蟲到底獲得了多少HGT?昆蟲如何獲得“飛來”的外源基因?針對這些問題，研究人員對218個高質量昆蟲基因組開展了系統研究，并對近50萬個基因樣本進行了大數據分析和篩查。
“過去也能看到零星的HGT研究，但如此大規模的研究實屬罕見。該研究還開發了一種更高精度的篩查算法。”一位匿名評審專家評價道。
該研究共鑒定獲得1410個HGT，其中許多是首次被報道。平均而言，鱗翅目獲得16個HGT/物種，半翅目獲得13個HGT/物種，鞘翅目獲得6個HGT/物種，膜翅目獲得3個HGT/物種。從HGT來源來說，79%的HGT從細菌中獲得，13.8%從真菌中獲得，2.6%從病毒中獲得，3%從植物中獲得，剩下1.6%的來源未知。
“我們發現，伴隨著昆蟲的適應性進化，HGT的結構和功能也隨之變化，在進化過程中它們從受體昆蟲基因組中獲得了多次重復的內含子，從而免于被昆蟲清除，達到在昆蟲基因組中‘存活’的目的。”沈星星說。
那么，這些HGT在昆蟲體內到底發揮了什么作用?進一步研究顯示，蝴蝶和蛾均從李斯特菌中獲得同一個HGT——LOC105383139。研究人員利用CRISPR-Cas9基因編輯技術獲得了LOC105383139敲除的突變體，發現與野生型小菜蛾相比，突變體小菜蛾后代數量減少了約70%，但是突變體小菜蛾的生長發育，如體長、取食、生殖器官等均未受到影響。
是什么原因導致突變體小菜蛾后代數量急劇減少呢?通過行為學實驗，研究人員發現，突變體小菜蛾雄蟲對雌蟲的求偶欲望顯著降低，證實了LOC105383139有助于增強雄蟲對雌蟲求偶行為。該研究發現了細菌“成人之美”幫助昆蟲求偶的新機制，這也是HGT影響動物求偶行為的首次報道。
沈星星表示，關于蛾類與蝴蝶HGT的研究發現了昆蟲繁衍的“新鑰匙”，這為重要農業害蟲的綠色防控提供了新思路。(記者崔雪芹)
