苜蓿切葉蜂（Megachile rotundata）是世界上管理最為集約化和應用最廣泛的獨居性授粉蜂，能夠為13科33屬52種植物授粉，其授粉服務遍布全球。尤其是在苜蓿等自交不親和的豆科植物授粉中發揮著不可替代的作用，可以提高苜蓿種子產量3-5倍，在歐美等國家年經濟產值達數十億美元。解析苜蓿切葉蜂繁殖效率、滯育狀態、病原菌感染等生態適應性狀遺傳機製，能夠為其高效繁育提供支撐。

  在大食物觀視閾下，飼料糧安全是糧食安全的核心組成部分。由於缺乏苜蓿切葉蜂繁育等高效授粉技術，導致我國苜蓿、雜交大豆等主要飼料糧作物製種業長期麵臨產能低下問題，產業發展受到嚴重製約。為突破這一製約糧食安全的技術瓶頸，我國曾多次嚐試引進苜蓿切葉蜂，但始終未能突破規模化繁育技術難關。因此，實現苜蓿切葉蜂本土化馴養及其高效繁育技術突破，已成為推動我國苜蓿、雜交大豆製種產業健康發展的關鍵。

必威精装版app西汉姆联 王憲輝團隊和寧夏農林科學院植物保護研究所張蓉團隊合作，經過近10年的努力，已成功篩選和建立穩定的苜蓿切葉蜂本土適應種群（大於200萬頭蜂）。近日，在苜蓿切葉蜂生態適應性研究方麵取得重要突破。該團隊利用Oxford Nanopore、PacBio HiFi結合Hi-C技術，成功破譯了苜蓿切葉蜂本土適應種群的高質量染色體水平基因組（280.68 Mb）。基因家族表達模式分析結果表明，視覺相關基因在成蟲期特異性高表達，提示視覺信號在成蜂蜜粉源植物和巢穴定位方麵的重要性。大量嗅覺受體（OR）及氣味結合蛋白（OBP）等化學感受基因在成年雄蜂中顯著高表達，表明化學通訊在雄蜂配偶定位與生殖過程中的關鍵作用。尤其值得關注的是，苜蓿切葉蜂基因組中天然免疫Toll樣受體基因發生顯著擴張，共鑒定出28個拷貝，是蜜蜂和熊蜂的3-5倍，這種擴張主要發生在Toll-1亞家族。Toll-1成員及通路關鍵基因表達量在滯育預蛹中顯著高。經大腸杆菌（E.coli）刺激後，滯育預蛹中抗菌肽基因Apidaecin和Defensin1的表達量上調幅度及個體存活率均顯著高於非滯育預蛹。表明Toll基因家族的擴張和預蛹期高表達可能降低了苜蓿切葉蜂病原識別的閾值，增強了滯育期的免疫應答能力，從而提高了苜蓿切葉蜂長達8個月滯育階段的存活率。此外，該研究還發現苜蓿切葉蜂基因組中P450家族及羧酸酯酶（CCE）等解毒酶基因顯著收縮。這一特征可能與苜蓿切葉蜂相對專一取食豆科植物花粉花蜜，接受到更少種類的次生代謝物有關。解毒酶數量的收縮也從基因組角度闡釋了苜蓿切葉蜂比蜜蜂、熊蜂具有更高殺蟲劑和汙染物敏感性的遺傳基礎，提示苜蓿切葉蜂繁育要求更苛刻的環境條件。

  該項工作破譯的苜蓿切葉蜂高質量染色體水平基因組，以封麵文章形式在線發表在2025年Advanced Science期刊上（https://doi.org/10.1002/advs.202417054）。這項工作不僅揭示了苜蓿切葉蜂授粉、滯育、解毒等獨特的生態適應性遺傳基礎，更為苜蓿切葉蜂授粉技術未來在我國苜蓿、大豆等重要農作物製種產業上的大規模應用推廣提供了強有力的支撐。

必威精装版app西汉姆联 博士研究生石讓軍為第一作者，必威精装版app西汉姆联 王憲輝研究員和侯麗副研究員為本論文的通訊作者。寧夏農林科學院植物保護研究所張蓉研究員和朱猛蒙副研究員，中國農業大學趙紫華副教授參與了該項目研究。

該工作得到了必威精装版app西汉姆联 康樂院士的大力支持。得到中國科學院先導項目（XDA26030302）、寧夏回族自治區重點研發計劃項目（2022BBF02028）、必威精装版app西汉姆联 開放課題（IPM2014和IPM1802）和中國科學院青年創新促進會項目（2021079）的資助。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202417054

R. Shi,P. Duan,M. Zhu,R. Zhang,Z. Zhao,X. Nie,H. He,L. Hou,X. Wang,Chromosome-Level Genome Assembly of the Leafcutter Bee Megachile rotundata Reveals Its Ecological Adaptation and Pollination Biology. Adv. Sci. 2025,2417054. https://doi.org/10.1002/advs.202417054

圖1已成功建立的本土化苜蓿切葉蜂種群大田授粉和管理體係

圖2 苜蓿切葉蜂染色體水平基因組組裝與先天免疫MroToll基因家族的擴張