本站消息 2025年10月31日，学校生物安全研究团队在生态信息学领域期刊《Ecological Informatics》（IF: 7.3）发表题为“Employing Genome-Wide Association Studies and Machine Learning to Accurately Identify Eastern and Western Migratory Pathways of Spodoptera frugiperda in China via Key Molecular Markers”的研究论文，该研究基于全基因组关联分析与机器学习，鉴定出能够区分我国东、西两条迁飞路径中草地贪夜蛾的关键遗传位点，并利用这些位点对东西线迁飞种群进行明显的种群结构划分，进一步利用随机森林等模型对东西线迁飞路径的虫源进行了准确验证。该研究对利用分子标记识别不同地理种群昆虫的来源关系和迁飞路径具有重要意义。

草地贪夜蛾可在东南亚大部分地区（包括缅甸、老挝和越南）以及中国亚热带地区（如云南、广西和海南）越冬，在这些地方全年繁殖的种群很可能在每年春季向北迁飞至中国东部。事实上，在东亚地区，多种昆虫如东方粘虫、甜菜粘虫、稻卷叶螟和稻飞虱等，均存在与草地贪夜蛾类似的季节性远距离迁飞现象。这些昆虫通常沿两条路径迁飞：西线从缅甸和云南出发，经贵州、四川，进入山西、甘肃等地；东线则从老挝、越南和广西出发，最终抵达长江流域、黄淮地区，乃至中国东北。此前，通过探照灯诱虫、轨迹模拟、飞行行为观测和气象资料分析，已初步确认草地贪夜蛾从中南半岛至中国东北的东、西两条迁飞路径。然而，两条路径种群在遗传结构上是否存在差异，能否利用分子标记对其虫源进行区分，仍不明确。

本研究通过基因组重测序和全基因组关联分析，从2019年和2023年自中南半岛至中国北方采集的草地贪夜蛾样本中，筛选出176个关键基因组位点（包括124个SNPs和52个InDels）。基于这些位点的主成分分析和系统进化树结果，清晰地将草地贪夜蛾划分为东线与西线两个迁飞种群。

进一步通过LASSO逻辑回归鉴定出8个稳定的特征标记（6个SNPs和2个InDels）。基于这些标记构建的机器学习模型能够准确区分东、西线迁飞路径的草地贪夜蛾。其中多层感知机模型表现最佳，其准确率达到87.50%。

研究还发现，这8个特征标记涉及6个UDP-葡萄糖基转移酶基因，这些基因富集于若干解毒相关代谢通路。它们可能在草地贪夜蛾适应东、西线不同寄主植物（如水稻和玉米）的过程中发挥重要作用。

本研究建立了一套可靠的分子标记鉴定工具，可实现草地贪夜蛾个体的精准溯源，显著提升对该迁飞害虫的监测与预警能力，也为阐明全球其他迁飞昆虫的迁飞路径提供了新方法。

学校为论文第一完成单位，孙仲享教授为论文第一作者，桂富荣教授为通讯作者。该工作得到南京农业大学胡高教授与中国农科院万方浩研究员的支持与指导。该研究得到国家重点研发计划项目（2021YFD1400701）、国家自然科学基金（32360668）和云南省“兴滇英才支持计划”等项目资助。

值得关注的是，在国家重点研发计划项目“草地贪夜蛾灾变机制与可持续防控技术研究（2021YFD1400701）”的资助下，研究团队2025年2月在一区和TOP期刊发表2篇草地贪夜蛾迁飞规律的论文：（1）利用全球三大洲14个地点草地贪夜蛾全基因组SNPs集，结合轨迹模拟全面揭示了草地贪夜蛾从美洲到中南半岛的迁飞路径，为草地贪夜蛾在东半球的入侵历史提供新的视角（Evolutionary Applications, 2025; 18(2):e70086）；（2）对草地贪夜蛾迁飞与滞留种群进行选择性清除分析和全基因组关联分析，鉴定出与草地贪夜蛾迁飞行为相关的关键基因与位点，为阐明害虫迁飞行为的内在驱动机制提供了新视角（Pest Management Science, 2025,81(6):3112-3121）。此外，团队在草地贪夜蛾成灾机制方面也发表一系列研究成果（Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2025, 73(37): 23213-23225; Pest Management Science, 2024,80,3491-3503; Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2023, 71, 14092−14107）。植物保护学院2022年引进人才孙仲享教授为以上论文的第一作者或通讯作者。

原文链接：https://authors.elsevier.com/sd/article/S1574-9541(25)00499-6