翅多型是昆虫经典表型可塑性模型，长翅个体具备飞行扩散能力，短翅个体放弃飞行、优先分配能量用于繁殖，是演化上典型的 “扩散 - 繁殖能量权衡” 性状。长期以来，直翅目翅多型研究集中于蝗总科飞蝗类群；蚱科作为 2 亿年前与蝗类分化的古老支系，独特背覆前胸背板形态、稳定翅二态分化特征极具演化研究价值，但受限于基因组庞大、重复序列占比高，始终缺乏高质量染色体水平基因组资源，制约分子机制解析。
近日，邓维安教授带领团队在国际知名期刊《Insect Biochemistry and Molecular Biology》（中科院农林科学一区，JCR Q1，5年影响因子IF = 4.3）在线发表研究论文，首次完成圆头波蚱（Bolivaritettix circocephalus）染色体水平高质量基因组组装，整合群体全基因组关联分析、全发育时序转录组与比较基因组学多维数据，系统解析直翅目蚱科（Tetrigidae）昆虫翅多型（长翅迁飞型 / 短翅繁殖型）的分子调控网络，填补古老蚱类谱系表型可塑性基因组研究空白。
本研究依托 PacBio HiFi 长读长测序、Hi-C 染色质互作技术，成功组装 1.27 Gb 圆头波蚱基因组，共 7 条假染色体（BoCi001–BoCi007），scaffold N50 达 284 Mb，BUSCO 完整度 96.0%，注释得到 21985 个蛋白编码基因，基因组完整度、连续性达到直翅目顶级组装标准，为翅多型蚱类提供首个标准化基因组平台。系统发育分析显示，圆头波蚱与近缘种Eucriotettix oculatus分化时间约 1440 万年；蚱科整体在 1.44 亿年前与蝗总科分化，直翅目蟋蟀、螽斯等类群则于 1.75 亿年前侏罗纪发生分化，精准厘清蚱类演化时间轴。基因家族演化分析揭示物种独特适应性特征：205 个扩张基因家族显著富集染色质组装、机械 / 温度感知、幼虫运动行为通路；131 个收缩家族集中于保幼激素、萜类合成通路，提示蚱类翅型分化不再依赖激素通路扩增，转而依靠下游代谢、转录调控网络实现翅型命运决定，区别于蝗虫、飞虱等已知模式昆虫，开辟全新演化调控思路。
圆头波蚱染色体基因组Circos图谱
直翅目时间校准进化树
扩张基因GO富集
收缩基因GO富集
群体 GWAS 锁定翅型关键位点，脂代谢核心基因 Seipin 发挥多效调控
研究采集 50 只长短翅型圆头波蚱开展全基因组重测序，筛选得到 3090 万高质量 SNP 标记，同步测定体长、翅长、前胸背板尺寸等 7 项形态指标，通过线性混合模型完成全基因组关联分析（GWAS），共筛选 2084 个与体型、翅型关联候选基因。
研究发现 BoCi001 染色体存在强 Bonferroni 显著多效位点，脂滴储存关键基因 Seipin（BSCL2）是核心候选，同时关联体长、翅长、翅型分化；BoCi005 染色体聚集嗅觉、视蛋白化学感受基因簇，证实感官感知、脂质储存协同调控昆虫资源分配。多性状富集分析显示，翅长相关基因富集几丁质表皮、鞘脂代谢通路；体型性状集中于激素、类固醇代谢通路，明确不同形态性状的遗传调控分路特征。
GWAS主成分与曼哈顿图
核心候选基因染色体分布图
发育转录组锁定翅型分化关键窗口期，脂质与能量代谢为调控核心
团队覆盖 6 个若虫龄期、长短翅成虫构建完整发育时序转录组，定量分析各龄期转录重塑幅度，首次证明 3 龄→4 龄若虫是翅型分化决定性转录拐点：该阶段全局差异基因、GWAS 候选基因表达波动同步达到峰值，是决定昆虫最终发育为长翅或短翅个体的关键发育窗口。基于拐点候选基因构建共表达网络，染色质调控因子 ESCO1、转录调控蛋白 MYRF、脂滴 Perilipin 家族基因处于网络核心；加权基因共表达网络（WGCNA）筛选得到专属翅型调控 “洋红色模块”，模块基因在长翅成虫特异性高表达、短翅成虫显著抑制。
多层证据交叉验证锁定两个核心功能基因：
FAR-17a/AIG1-like（BoCi004-g2346）：脂质代谢关键基因，同时满足 GWAS 显著、翅型差异表达、3–4 龄拐点响应、模块核心 hub 四大证据；
NDUFV1：线粒体呼吸链复合体 I 亚基，调控细胞能量供给，支撑长翅型飞行肌肉发育所需高耗能代谢。
两类基因共同证实：脂质储存与线粒体能量代谢是蚱类翅多型调控的核心轴。长翅型个体上调脂合成、有氧呼吸通路，储备大量能量供给飞行器官构建；短翅型下调能量代谢，将营养资源转向卵巢繁殖发育，完美诠释昆虫 “扩散 - 繁殖” 经典进化权衡机制。
若虫龄期性转录拐点分析图
WGCNA共表达模块分析图
本研究打破蝗类单一模式局限，以古老蚱科为新模型，提出不同于蝗虫、飞虱的翅多型调控范式：蚱类通过染色质重塑、脂质能量代谢通路替代保幼激素通路主导翅型分化，为理解昆虫表型可塑性趋同演化提供全新比较基因组证据。本研究鉴定的脂代谢、能量代谢核心基因，可为未来开发靶向干扰翅发育的绿色 RNAi 生物防控技术提供靶标基因，实现迁飞型种群精准抑制。
广西师范大学珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室邓维安教授为第一作者，河池学院蚕桑生态智能技术重点实验室管德龙教授（广西师大兼职校外硕导）为通讯作者。广西师范大学生命科学学院滕彩丽（2022研究生）在圆头波蚱发育转录方面做了大量有效的工作，李正（2025级研究生）也参与了该项研究。该研究得到国家自然科学基金（32360124）、广西自然科学重点基金（2023GXNSFDA026037）资助。
原文链接：
Wei-An Deng, Zheng Li, Cai-Li Teng, De-Long Guan. Chromosome-level genome assembly, genome-wide association and developmental transcriptomics converge on lipid and energy metabolism as the regulatory core of wing polyphenism in Bolivaritettix circocephalus. Insect Biochemistry and Molecular Biology，2026，194：104636. DOI：10.1016/j.ibmb.2026.104636