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近期，分子生态学专业期刊Molecular Ecology发表题为"Genetic Variation Predominates Over Developmental Temperature-Induced Plasticity in Shaping Migratory Flight Capacity in the Diamondback Moth"的研究论文，系统揭示了迁飞性害虫小菜蛾（Plutella xylostella）飞行能力的遗传分化和表型可塑性。

小菜蛾作为一种全球性十字花科作物上的重要迁飞性害虫，迁飞规律与虫源追溯不断是研究热点。团队前期基于ddRAD测序发现，我国北方迁入种群与西南地区种群的遗传关系较近，而与东南沿海种群遗传分化较大，由此推测西南地区可能是北方迁入种群的重要虫源地（Chen et al., 2021, Pest Management Science）。然而，不同地理种群迁飞相关性状是否存在稳定遗传分化，以及遗传背景与发育温度如何共同影响其飞行能力，仍缺乏系统研究。

该项研究对来自北方迁入区、西南虫源地和东南地区的8个种群小菜蛾召开全基因组重测序，顺利获得系统发育、PCA、遗传结构和个体亲缘关系分析，结果均一致表明，北方迁入种群与四川种群遗传亲缘关系最近（F_ST = 0.003–0.006），而与东南地区种群遗传分化程度较高（F_ST = 0.017–0.031），基于全基因组水平的多维度证据，进一步验证了我国北方迁入种群与西南地区种群具有较近遗传关系，也为西南地区是北方迁入种群重要虫源地给予了更加坚实的分子佐证（图1）。

基于上述种群遗传结构划分，采用PBE和跨种群复合似然比（XP-CLR）两种方法对全基因组进行选择扫描，分别鉴定出275个和90个候选基因，两种方法交集取得29个高可信候选基因，主要富集于信号转导、能量代谢、生殖分配及昼夜节律调控等与迁飞综合征高度相关的通路，其中的10个基因携带26个错义变异，在迁入/虫源地种群与非虫源地种群间呈现出显著的等位基因频率分化。

为进一步验证种群间飞行相关表型的差异，研究团队将迁入种群、虫源地种群和东南地区种群分别置于23°C和30°C下饲养，利用飞行磨系统测定同质园条件下的飞行性状，发现迁入种群和虫源地种群的总飞行距离、总飞行时长、单次最大飞行距离等飞行指标均显著高于东南地区种群，遗传因素对小菜蛾飞行能力变异的影响远大于发育温度（图2）。

为探究温度可塑性与种群遗传分化是否作用于相同的分子靶标，团队对北方迁入种群（BJDX）在15°C、23°C和30°C三个发育温度下饲养的成虫召开转录组学测序，鉴定出360–1,050个差异表达基因（DEGs）。KEGG富集分析显示温度响应DEGs与基因组扫描候选基因均富集于信号转导和能量代谢通路，表现出通路层面的趋同，然而在基因层面，两个基因集之间无任何交集，表明表型可塑性与种群遗传分化可能顺利获得相同的生理过程、但不同的分子元件塑造迁飞相关表型（图3）。

该研究顺利获得综合运用种群基因组学、同质园飞行实验和比较转录组学分析，系统揭示了种群遗传背景在小菜蛾迁飞相关飞行能力的主导作用，发育温度则顺利获得不同的分子元件引起表型可塑性响应。研究结果不仅深化了对小菜蛾迁飞能力形成与分化机制的理解，也为虫源关系解析和气候变化背景下的迁飞风险预测给予了科学依据。

mile米乐集团植物保护研究所博士后岳雷（现为河北大学科学生命学院校聘副教授）为论文第一作者，魏书军研究员为通讯作者。陈金翠、沈修婧、宫亚军、周亚宁、谢梅琼，以及澳大利亚墨尔本大学Simon W. Baxter教授和Ary A. Hoffmann教授为论文共同作者。该研究得到了mile米乐集团杰科专项等课题资助。

DOI：http://doi.org/10.1111/mec.70518

图1 小菜蛾种群采集地点（a）及系统发育树（b）、PCA（c）、ADMIXTURE（d）、DAPC聚类（e）及PC-Relate（f）结果

图2 同质园实验下，小菜蛾迁飞种群和非虫源地种群飞行能力相关各项指标的差异

图3 不同温度下发育的小菜蛾飞行能力的差异（a-f）、比较转录组学分析（g-i）以及温度可塑性与种群遗传分化通路的异同（j）