來(lái)自丹麥哥本哈根大學(xué)、深圳華大基因研究院的國(guó)際研究小組共同主導(dǎo)完成了切葉蟻Acromyrmex echinatior的基因組測(cè)序與分析工作,。通過(guò)與其它已知螞蟻基因序列比較及分析發(fā)現(xiàn)一些特定基因與切葉蟻社會(huì)行為及共生方式具有重要的關(guān)系,，此成果為社會(huì)行為學(xué)等研究奠定了重要的遺傳學(xué)基礎(chǔ),，并使人們對(duì)切葉蟻這種特殊的生物有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)與了解,。該研究成果于6月30日在國(guó)際知名雜志《基因組研究》（Genome Research）上在線(xiàn)發(fā)表。
農(nóng)業(yè)的發(fā)展在人類(lèi)文化進(jìn)化過(guò)程中具有非常重要的意義,但是人類(lèi)并不是唯一采用這種生活方式的生物,。在中美洲,、南美洲以及美國(guó)南部,有一種螞蟻同樣能夠進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。它們從樹(shù)木和其它植物上切下葉子,，將葉片用來(lái)種植真菌,，并且用長(zhǎng)出的真菌為整個(gè)蟻群提供食物。這種共生方式對(duì)切葉蟻本身非常有利,，但卻會(huì)破壞莊稼,，所以對(duì)人類(lèi)農(nóng)業(yè)也構(gòu)成了巨大的威脅。
自從15年前,，科學(xué)家在巴拿馬發(fā)現(xiàn)Acromyrmex echinatior是一個(gè)新的切葉蟻物種之后,，研究人員用其作為模式生物進(jìn)行了大量的生物學(xué)和行為學(xué)研究，但是對(duì)其農(nóng)業(yè)方式的遺傳基礎(chǔ)知識(shí)卻知之甚少,。通過(guò)對(duì)Acromyrmex echinatior全基因組測(cè)序及分析,，研究人員發(fā)現(xiàn)在切葉蟻的基因組中有兩個(gè)基因家族發(fā)生了顯著擴(kuò)張，這是研究報(bào)告中最重要的發(fā)現(xiàn)之一,。哥本哈根社會(huì)進(jìn)化中心的Sanne Nygaard博士說(shuō)：“根據(jù)這些基因在其他物種中的功能,我們認(rèn)為這些基因與該物種的生殖方式和其與真菌所形成的特殊共生關(guān)系具有密切關(guān)聯(lián),。與該切葉蟻生殖方式和共生方式的進(jìn)化相關(guān)的特定基因組特征的發(fā)現(xiàn)是本項(xiàng)工作的一個(gè)重要突破。”
神經(jīng)肽在很多生物學(xué)過(guò)程中起著重要的作用,。研究人員在比較切葉蟻和其它已知序列螞蟻的編碼神經(jīng)肽的基因時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特別令人驚訝的結(jié)果,。他們本以為在棲息地、食性和行為等方面都有很大差別的螞蟻,，其各自編碼神經(jīng)肽的基因也應(yīng)會(huì)有很大不同,，但結(jié)果卻正好相反。Nygaard博士介紹說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)在所有參與比較的螞蟻基因組中都存在著相同的神經(jīng)肽基因,，這表明這些基因是非常保守的,。”研究人員認(rèn)為所有螞蟻的神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)可能都含有一個(gè)非常類(lèi)似的構(gòu)造，并推測(cè)其可能在所有螞蟻的祖先時(shí)就已進(jìn)化形成,。
哥本哈根社會(huì)進(jìn)化中心的 Jacobus Boomsma博士補(bǔ)充說(shuō)：“目前,，我們只是對(duì)切葉蟻Acromyrmex echinatior的這種特殊行為方式進(jìn)行了初步研究，在未來(lái)的幾年里我們還將會(huì)對(duì)這些特定的基因在不同情況下的表達(dá)模式等內(nèi)容進(jìn)行更加深入的研究”,。
在此之前,，深圳華大基因研究院比較基因組研究中心與其他國(guó)際合作單位在Science雜志上首次公布了兩個(gè)螞蟻（弓背蟻Camponotus floridanus及印度跳蟻Harpegnathos saltator）的基因組圖譜及相關(guān)分析結(jié)果，使得社會(huì)性昆蟲(chóng)研究進(jìn)入一個(gè)新的階段,。切葉蟻基因組是這一團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域取得的又一次重要成果,。深圳華大基因研究院比較基因組研究中心負(fù)責(zé)人張國(guó)捷博士表示：“基于此研究基礎(chǔ)，憑借華大基因大規(guī)模的測(cè)序平臺(tái)和強(qiáng)大的生物信息學(xué)分析能力,，我們計(jì)劃與國(guó)際聯(lián)盟共同發(fā)起“百種社會(huì)性昆蟲(chóng)基因組計(jì)劃”,，旨在構(gòu)建出社會(huì)性昆蟲(chóng)基因組進(jìn)化圖譜,，并從基因組綜合比較的角度對(duì)社會(huì)行為的遺傳機(jī)制開(kāi)展深入研究。該研究計(jì)劃將極大的推動(dòng)我們對(duì)行為遺傳分子機(jī)制的研究,，并可以為深入了解人類(lèi)自身行為方式的內(nèi)在遺傳本質(zhì)提供重要借鑒意義,。”（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原文出處：
Genome Research
The genome of the leaf-cutting ant Acromyrmex echinatior suggests key adaptations to advanced social life and fungus farming
Sanne Nygaard, Guojie Zhang, Morten Schitt, Cai Li, Yannick Wurm, Haofu Hu, Jiajian Zhou, Lu Ji, Feng Qiu, Morten Rasmussen, Hailin Pan, Frank Hauser, Anders Krogh, Cornelis J.P. Grimmelikhuijzen, Jun Wang and Jacobus J. Boomsma
We present a high-quality (>100 ×depth) Illumina genome sequence of the leaf-cutting ant Acromyrmex echinatior, a model species for symbiosis and reproductive conflict studies. We compare this genome with three previously sequenced genomes of ants from different subfamilies and focus our analyses on aspects of the genome likely to be associated with known evolutionary changes. The first is the specialized fungal diet of A. echinatior, where we find gene loss in the ant's arginine synthesis pathway, loss of detoxification genes, and expansion of a group of peptidase proteins. One of these is a unique ant-derived contribution to the fecal fluid, which otherwise consists of “garden manuring” fungal enzymes that are unaffected by ant digestion. The second is multiple mating of queens and ejaculate competition, which may be associated with a greatly expanded nardilysin-like peptidase gene family. The third is sex determination, where we could identify only a single homolog of the feminizer gene. As other ants and the honeybee have duplications of this gene, we hypothesize that this may partly explain the frequent production of diploid male larvae in A. echinatior. The fourth is the evolution of eusociality, where we find a highly conserved ant-specific profile of neuropeptide genes that may be related to caste determination. These first analyses of the A. echinatior genome indicate that considerable genetic changes are likely to have accompanied the transition from hunter-gathering to agricultural food production 50 million years ago, and the transition from single to multiple queen mating 10 million years ago.
