寄生性スズメバチ Pteromalus puparum の染色体レベルでのゲノムアセンブリー

A chromosome-level genome assembly of the parasitoid wasp Pteromalus puparum.

• Xinhai Ye
• Zhichao Yan
• Yi Yang
• Shan Xiao
• Longfei Chen
• Jiale Wang
• Fei Wang
• Shijiao Xiong
• Yang Mei
• Fang Wang
• Hongwei Yao
• Qisheng Song
• Fei Li
• Qi Fang
• John H Werren
• Gongyin Ye

抄録

寄生性のスズメバチは、翅目の種の大部分を占めている。寄生スズメバチは複雑な進化の歴史を持ち、重要な生物防除剤となっています。寄生虫研究を進めるために、Illumina short-read、PacBio long-read、Hi-C scaffolding技術を組み合わせて、イモムシ害虫の重要な蛹内寄生体であるPteromalus puparumの高品質な染色体レベルのゲノムアセンブリーを開発しました。この染色体レベルのアセンブリーは、毒や解毒遺伝子の研究に役立っています。組み立てられたゲノムサイズは338Mb、コンティグN50は38.7kb、足場N50は1.16Mbである。Hi-C解析では、5本の染色体上に足場を組み立て、足場N50を65.8Mbまで上昇させ、組み立てられた塩基の96%以上が染色体上に位置している。遺伝子アノテーションは、2つの性と4つの異なるライフステージのためのRNAシーケンスによって支援された。解析の結果、BUSCO（Benchmarking Universal Single-Copy Orthologs）遺伝子セットの98％が検出され、高品質なアセンブリとアノテーションをサポートした。全体では、アセンブリの40.1％（135.6Mb）が反復配列で構成されており、14,946個のタンパク質をコードする遺伝子が同定された。毒遺伝子は寄生虫生物学において重要な役割を果たしているが、その染色体上での空間的な分布は十分に理解されていなかった。その結果、セリンプロテアーゼ、膵リパーゼ関連タンパク質、キヌレニンオキソグルタル酸トランスアミナーゼの毒遺伝子タンデム配列が明らかになった。また、P.puparumではP450遺伝子が大きく拡大している。これらの例は、染色体レベルでのゲノムアセンブリーが、寄生スズメバチの分子、進化、生物制御の研究にいかに貴重なリソースを提供できるかを示している。

Parasitoid wasps represent a large proportion of hymenopteran species. They have complex evolutionary histories and are important biocontrol agents. To advance parasitoid research, a combination of Illumina short-read, PacBio long-read and Hi-C scaffolding technologies was used to develop a high-quality chromosome-level genome assembly for Pteromalus puparum, which is an important pupal endoparasitoid of caterpillar pests. The chromosome-level assembly has aided in studies of venom and detoxification genes. The assembled genome size is 338 Mb with a contig N50 of 38.7 kb and a scaffold N50 of 1.16 Mb. Hi-C analysis assembled scaffolds onto five chromosomes and raised the scaffold N50 to 65.8 Mb, with more than 96% of assembled bases located on chromosomes. Gene annotation was assisted by RNA sequencing for the two sexes and four different life stages. Analysis detected 98% of the BUSCO (Benchmarking Universal Single-Copy Orthologs) gene set, supporting a high-quality assembly and annotation. In total, 40.1% (135.6 Mb) of the assembly is composed of repetitive sequences, and 14,946 protein-coding genes were identified. Although venom genes play important roles in parasitoid biology, their spatial distribution on chromosomes was poorly understood. Mapping has revealed venom gene tandem arrays for serine proteases, pancreatic lipase-related proteins and kynurenine-oxoglutarate transaminases, which have amplified in the P. puparum lineage after divergence from its common ancestor with Nasonia vitripennis. In addition, there is a large expansion of P450 genes in P. puparum. These examples illustrate how chromosome-level genome assembly can provide a valuable resource for molecular, evolutionary and biocontrol studies of parasitoid wasps.

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