作為一種世界性的十字花科蔬菜主要害蟲，小菜蛾在全球不同氣候帶均有分布。它們適應(yīng)氣候變化的能力如何，對(duì)生物多樣性、糧食生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等有何影響，長期為各國科學(xué)家所關(guān)注。福建農(nóng)林大學(xué)閩臺(tái)作物有害生物生態(tài)防控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室尤民生、尤士駿團(tuán)隊(duì)近日在《自然·通訊》發(fā)表論文稱，他們?yōu)樾〔硕甑姆乐卫L制出世界性“氣候圖譜”。
“該項(xiàng)目在前期對(duì)來自全球6大洲55個(gè)國家和地區(qū)114個(gè)樣點(diǎn)采集的小菜蛾樣本全基因組重測序的基礎(chǔ)上，用景觀基因組學(xué)方法和基因編輯技術(shù)等，預(yù)測和驗(yàn)證了全球小菜蛾的氣候適生性。”尤民生表示，這一世界性“氣候圖譜”，可為未來的小菜蛾防治提供指導(dǎo)，也為宏觀大數(shù)據(jù)分析和微觀基因功能驗(yàn)證相結(jié)合解析物種的環(huán)境適應(yīng)性機(jī)制，提供了可借鑒的技術(shù)手段。
人類活動(dòng)引起氣候變化，特別是溫度和降水的逐漸變化，正在影響物種的生存和分布。對(duì)此，該團(tuán)隊(duì)對(duì)小菜蛾適生區(qū)的357個(gè)個(gè)體重測序數(shù)據(jù)進(jìn)行景觀基因組學(xué)分析，共鑒定到3648個(gè)潛在的氣候適應(yīng)性位點(diǎn)。通過廣義不相似性模型建模，擬合氣候適應(yīng)性位點(diǎn)與氣候變量之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)全球小菜蛾的遺傳變異具有一定的緯度相似性，且溫度在小菜蛾的氣候適應(yīng)性遺傳變異中起到了重要作用。這表明來自同一緯度的小菜蛾群體具有相似的遺傳組成。
“了解氣候適應(yīng)的遺傳基礎(chǔ)，對(duì)于預(yù)測物種對(duì)氣候變化的響應(yīng)至關(guān)重要。”尤民生介紹，他們采用一種被稱為“遺傳補(bǔ)償”的指標(biāo)，來探究哪些地方的小菜蛾在遺傳上更為“脆弱”，即更容易受到氣候變化的影響。
為更準(zhǔn)確地預(yù)測不同地理種群對(duì)氣候變化的響應(yīng)，該團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了一種新的“生態(tài)—遺傳指數(shù)”，結(jié)合遺傳因素和生理因素，更好地預(yù)測種群在未來氣候變化背景下的適生性。在氣候變化情景下，除南美洲和東南亞的一些種群外，大多數(shù)種群面臨的氣候挑戰(zhàn)是較小的。因此，在2050年的未來氣候背景下，全球大部分地區(qū)小菜蛾的棲息地適合度不會(huì)發(fā)生劇烈變化，很大可能性將保持它們現(xiàn)有的為害狀態(tài)，這對(duì)未來的害蟲管理具有實(shí)際用途。
研究人員還首次利用基因編輯手段驗(yàn)證氣候適應(yīng)性基因在溫度變化中的作用，發(fā)現(xiàn)小菜蛾類鈣黏蛋白（PxCad）基因具有調(diào)控小菜蛾溫度適應(yīng)性的功能，PxCad突變品系的低溫耐受性明顯低于野生品系小菜蛾。
