中国褐翅土白蚁（Reticulitermes chinensis Snyder）的染色体水平基因组组装与注释

为什么白蚁的DNA与你息息相关

白蚁通常只有在啃食我们的房屋时才被注意到，但这些微小的昆虫也是森林和田野中分解枯木的出色回收者。中国褐翅土白蚁（Reticulitermes chinensis）是中国南方一种特别具有破坏性的害虫。在这项研究中，科学家将这种白蚁的完整遗传蓝图拼接到了单个染色体的水平。这个新的DNA图谱为更好地保护建筑物、发现用于绿色能源的新酶以及探索复杂昆虫社会如何进化打开了大门。

为实验准备白蚁样本

为了构建如此详尽的基因图谱，团队首先需要非常干净的DNA。他们从同一地下群体采集白蚁，这有助于降低遗传变异，因为该物种可以无性繁殖。采集的个体在实验前禁食两天以清空肠道，随后被清洗、冷冻并研磨成细粉。通过一系列化学步骤，研究人员分离出长且完整的DNA链并仔细检测其质量。仅在确认DNA纯净、浓度合适且大部分未断裂之后，才开始进行大规模测序。

用不同方法读取基因组

研究者结合了多种前沿测序技术，每种技术对白蚁基因组提供了不同视角。短片段DNA被高覆盖深度读取以估算基因组大小并发现错误。来自PacBio设备的长且高准确度的读取为组装长序列片段提供了骨架。第三种技术Hi-C则捕获了在细胞核内彼此相邻的DNA片段信息，提供了哪些片段属于同一染色体的线索。与此同时，他们还测序了RNA——从基因复制出的分子——以帮助识别哪些DNA片段实际编码蛋白质。

从基因片段构建染色体

研究团队使用为大型复杂基因组设计的计算工具，将长读取拼接成连续序列，然后利用Hi-C的接触模式将这些序列排列成完整染色体。最终组装包含21条拟染色体，与相关白蚁物种的已知情况一致，总长约10.2亿个碱基字母。使用标准昆虫核心基因集的评估显示，超过97%的预期基因存在且完整，表明组装非常完整且可靠。绝大多数序列——94%——能够被自信地定位到这些染色体上，这是高质量基因组图谱的标志。

隐藏的重复序列与功能基因

白蚁的DNA，像许多动物一样，充斥着重复序列和可移动元件，这些成分可以在基因组中复制并移动。近一半的R. chinensis基因组由此类重复序列构成，包括多种跳跃性DNA以及长段的简单串联重复。团队将这些模式与其他白蚁和一类蟑螂进行了比较，揭示了既有共同特征也有物种特异性的扩张。在这些重复背景之上，他们预测了超过3万个编码蛋白的基因，并通过与多个国际数据库比对，为约86%的基因分配了可能的功能。这些基因分布于所有21条染色体上，整体模式与近亲物种大体相似。

这份白蚁基因组对未来的意义

通过提供R. chinensis的染色体级基因组并公开所有原始数据，这项工作为全球科研人员提供了强有力的参考资料。对于非专业读者，关键信息是我们现在拥有了这一主要白蚁害虫的详细零件清单和线路图。这将帮助研究者定位参与木材消化、社会行为、生长与繁殖的基因——这些性状既关乎理解昆虫社会的进化，也关乎设计更安全、更有针对性的害虫防治方法。它还可能指导发现能够将顽固植物废料转化为有用生物燃料的新酶，将一个不受欢迎的屋内“客人”与更可持续的技术联系起来。

引用: Yue, Z., Xin, P., Wang, J. et al. Chromosome-level genome assembly and annotation of the termite Reticulitermes chinensis Snyder. Sci Data 13, 655 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-07026-4

关键词: 白蚁基因组, Reticulitermes chinensis, 染色体组装, 群居昆虫, 木质纤维素降解