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进化创新产生了表型和物种多样性。阐明此类创新背后的基因组过程对于理解生物多样性至关重要。在这项研究中,我们探讨了农业害虫玻璃翅神枪手(Homalodisca vitripennis,GWSS)进化新奇性的基因组基础。叶蝉的突出进化创新包括支体,这是一种排出并用于覆盖身体的蛋白质结构,以及与两种细菌类型的强制性共生关系,这两种细菌类型驻留在不同细胞类型的细胞质中。使用 PacBio 长读测序和 Dovetail Omni-C 技术,我们为 GWSS 生成了染色体水平的基因组组装,然后使用流式细胞术和核型分析验证了该组装。额外的转录组学和蛋白质组学数据用于识别支体产生的新基因。我们发现,支体相关基因包括通过串联重复而多样化的新基因家族。我们还确定了与细菌共生体相互作用的基因位置。GWSS 的祖先通过水平基因转移 (HGT) 获得了细菌基因,这些基因似乎有助于共生体支持。使用系统基因组学方法,我们推断了 HGT 的来源和时间。我们发现一些 HGT 事件可以追溯到半翅目 Auchenorrhyncha 亚目共同祖先,代表了动物中已知的一些最古老的 HGT 例子。总体而言,我们表明叶蝉的进化新颖性是通过获得新基因(从头产生和通过串联重复产生)、获得新的共生关联(允许使用新的饮食和生态位)以及招募外来基因来支持共生体和增强食草性而产生的。

叶蝉进化新特征的基因组基础

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