蜘蛛已知有4.9万余种，分布于几乎所有陆地生境，多样性丰富，不同类群、不同种类、甚至同种的不同性别间存在较大差异。在过去的多年时间里，对蜘蛛的研究主要包括形态与分子分类、系统发育、行为拟态、蛛毒和蛛丝等等，近十年来，基于转录组、线粒体基因组、简化基因组和全基因组的功能与演化研究开始兴起。

众所周知，某种生物的全基因组包含有它的全部遗传信息，对全基因组的测序、组装和注释，将为解析该生物的一切性状、习性、结构和功能奠定最有价值的基础。蜘蛛基因组具有基因组大小变化大、杂合度高和重复率高等特点，使得基于蜘蛛基因组的研究进展缓慢。相比于近5万种蜘蛛而言，蜘蛛已知基因组仅有12个数据，其中大部分都是以二代测序数据组装而成，组装质量相对不高，以最新的三代测序技术组装的蜘蛛基因组只有3种，其中仅有横纹金蛛Argiopebruennichi的基因组组装到染色体水平上。

近日，一篇题目为Achromosome-levelgenomeofthespiderTrichonephilaantipodianarevealsthegeneticbasisofitspolyphagyandevidenceofanancientwhole-genomeduplicationevent的发表在GigaScience杂志上。本文是国内学者首次基于三代测序技术获得的染色体水平的高质量蜘蛛基因组，测序对象是星毛络新妇Trichonephilaantipodiana（图1），基因组经过组装注释后，进行了进化和富集分析，揭示了其多食性的内在机制。

图1星毛络新妇（雌性）

星毛络新妇Trichonephilaantipodiana隶属于园蛛科Araneidae、毛络新妇属Trichonephila，是典型的络新妇亚科种类，其雌蛛体长可达6cm以上，雄蛛则仅有5mm左右，存在明显的性别二态性。另外，它的雌蛛结直径可达1m以上的大型圆网，以其能够捕捉到的一切动物为食，包括其他蜘蛛、甲壳类动物、蚂蚁、白蚁、蝗虫或螽蟖、蚊蝇、甲虫、蝶蛾、蜂类和蜻蜓等，甚至包括小型鸟类。此外，星毛络新妇还可以在回收蛛网时取食蛛网上附着的花粉粒或真菌孢子。这样的习性被称为多食性（polyphagy），猜测这样的取食能力必然对应着体内强大的解毒代谢能力。

星毛络新妇基因组最终组装基因组大小为2.29Gb，共有13条染色体，组装质量较好（scaffoldN50为.89Mb、BUSCO完整性评估为94.8%）。分析发现，其基因组中存在大片段基因组复制以及两套Hox基因，表明星毛络新妇在演化过程中曾经发生过全基因组复制事件，与其他学者的研究一致(Leiteetal.,;Leiteetal.,;Nolanetal.,)，复制事件大约发生在百万年前。

图2星毛络新妇基因组特征及共线性分析图。由外到内分别代表染色体长度、短散在核重复序列（SINE）、长末端重复（LTR）、长散在重复序列（LINE）、DNA重复序列分布、GC分布、基因密度分布。圆环内部展示的是其基因组共线性分析。染色体上发现两个HOX基因簇，位于8号和12号染色体上。

对星毛络新妇扩张的基因家族进行KEGG富集分析（图3）发现其在解毒代谢相关的P代谢通路上显著富集，暗示了其可能与多食性相关。

图3星毛络新妇扩张基因家族KEGG通路富集分析

进一步鉴定出了个P基因，这些基因分为四个亚家族：CYP2（57个基因）、mitochondrialP（19个基因）、CYP3（43个基因）和CYP4（48个基因）。与果蝇的P基因相比，星毛络新妇的P家族中的CYP2和CYP4都表现出明显的扩张。

图4星毛络新妇与黑腹果蝇细胞色素P基因家族的对比图。红色五角星代表黑腹果蝇，蓝色三角形代表星毛络新妇。

通过比较解毒代谢基因家族（如P、ABC、CCE和GST）与其他多食性、寡食性和单食性物种进行比较发现，星毛络新妇P家族的基因数量远高于单食性和寡食性物种，表明其多食性与P基因家族的扩张密切相关。在转录组水平上也做了进一步的验证。表明星毛络新妇极有可能是通过P基因家族的扩张而实现对多食性的适应机制的。

文献链接：