近日，安徽师范大学生态与环境学院刘鹏程教授团队在Molecular Biology and Evolution（IF=11.0）发表题为The Chromosome-level Genome Provides Insights into the Evolution and Adaptation of Extreme Aggression的研究论文。

该研究以舞毒蛾卵平腹小蜂（Anastatus disparis）为研究对象，基于ONT和Hi-C测序数据，成功构建了高质量染色体水平参考基因组。研究团队通过进化分析、分子实验、行为学实验与转录组联合分析，系统揭示了多巴胺在舞毒蛾卵平腹小蜂雄性个体极端攻击行为中的核心调控作用，阐明了其在配偶竞争过程中表现的极端攻击行为的分子进化机制与适应性特征。

贝纳基因为本研究提供ONT、Hi-C测序和基因组组装分析服务。

研究背景

攻击行为是动物争夺资源、配偶及生存机会的核心策略，其强度通常受收益-成本模型调控。尽管多数物种通过非致命性冲突避免能量过度消耗，少数膜翅目寄生蜂却演化出极端攻击行为，常以对手重伤或死亡为结局。此类行为的进化稳定性可由“鹰-鸽”博弈理论解释，但缺乏基因组与分子层面的解析。

本研究以舞毒蛾卵平腹小蜂（Anastatus disparis）为研究对象，通过构建染色体水平基因组，整合多组学与功能实验，旨在揭示极端攻击行为的神经调控、能量代谢及免疫适应机制，填补该性状分子进化研究的空白，并为寄生蜂行为可塑性及生物防治潜力评估提供理论依据。

研究结果

研究团队使用了ONT（97.23×）和Hi-C（40X）测序数据，组装了舞毒蛾卵平腹小蜂的染色体水平基因组，基因组大小939.58 Mb，N50 5.04 Mb，BUSCO评估96.5%，重复序列占比65.23%，共预测得到19,246个蛋白质编码基因，其中17,621个完成功能注释。

基于基因家族聚类产生的1,760个单拷贝基因，构建最大似然树，通过进化分析显示舞毒蛾卵平腹小蜂与其他小蜂科物种聚为一支，分化时间约79 Mya。舞毒蛾卵平腹小蜂相较于小蜂科祖先扩张了260个基因家族，扩张基因家族富集于细胞色素P450、谷胱甘肽S-转移酶等通路。物种特异性基因家族分析鉴定出755个舞毒蛾卵平腹小蜂特有基因家族，功能富集于Hedgehog信号分子通路，该通路在雌性蛹期复眼发育中特异性高表达，暗示其与雌性视觉功能进化及雄性视觉退化的潜在关联。

图1 舞毒蛾卵平腹小蜂比较基因组分析



研究团队通过雌性个体刺激不同时间分组的雄性进行转录组测序，分析表明，雌性个体刺激30分钟后，雄性个体脑中多巴胺合成限速酶基因酪氨酸羟化酶（TH）及多巴脱羧酶（DDC）显著上调。同时，代谢组检测发现雄性个体脑内多巴胺水平升高约4倍。行为学实验进一步显示，雌性个体存在时雄性个体攻击频率与持续时间均增加约3倍，且多巴胺水平与攻击强度呈剂量依赖性关系。使用TH抑制剂AMPT处理抑制多巴胺合成，个体攻击频率与持续时间降低50%以上，而补充前体L-DOPA或直接给予多巴胺（DA-HCl）则显著性的增强攻击行为。其他非极端攻击性寄生蜂Trichopria drosophilae雄性个体在雌性刺激下多巴胺水平无显著变化，且运动活性较低，此结果说明多巴胺信号通路的过度激活是舞毒蛾卵平腹小蜂雄性适应高强度配偶竞争的独特进化策略。

通过整合性别特异性的转录组数据与正选择分析数据，研究团队发现雄性高表达基因显著富集于脂代谢通路，与其在攻击行为中调控脂质转运与能量供给的功能一致。将雄性高表达基因结合正选择分析数据进一步分析，上述雄性高表达基因在舞毒蛾卵平腹小蜂进化过程中经历显著的正选择压力，提示其功能在极端攻击行为的自然选择压力下被特异性选择。

研究总结