חתימות גנומיות מגוונות של Hermetia illucens: כלים לניתוח מקיף של השונות

חקלאות חרקים, ובפרט ביוהמרה (bioconversion) של חומרים אורגניים להאכלת בעלי חיים, הופכת לתחום משמעותי, כאשר זבוב החייל השחור (BSF) ממלא בו תפקיד מרכזי. עם זאת, בהשוואה לבעלי חיים מבויתים אחרים, המשאבים הגנטיים של חרקים מבויתים עדיין אינם מאופיינים ברובם.

ב-NRGene, חברת גנומיקה מולקולרית מובילה, אנו מפתחים כלים מתקדמים להשבחה מולקולרית עבור תעשיית ה-BSF. כחלק מהקונסורציום הישראלי ל-BSF, ריצפנו וניתחנו לראשונה 2 גנומים באיכות גבוה ברזולוציה של כרומוזומים שלמים (PHASED) , עבור זכר ונקבה של BSF. גנומים אלו אפשרו ביצוע ניתוחים של שונות גנטית רחבת היקף של אוכלוסיות ובחינת השונות הגנומית במין זה.

לצורך ריצוף הגנום השתמשנו בפלטפורמת DeNovoMAGIC, המשלבת long reads של Pacific Bioscience עם short reads של Illumina. תוצאות הבדיקה (BUSCO) הצביעו על רמת שלמות גבוהה מאוד: 96.04% לגנום הזכרי (BSF_IL_Male) ו-96.13% לגנום הנקבי (BSF_IL_Female).

במהלך ניתוח הגנומים זיהינו כי הכיסוי של הקונטיגים בכרומוזום 7 (המזוהה ככרומוזום X) נמוך ב-50% בזכר בהשוואה ליתר הכרומוזומים, ממצא שתומך בקביעת מין מבוססת XY בזבוב החייל השחור. בנוסף, השוואה בין הגנומים המפוענחים (phased) לבין גנום iHerIll (שאינו מפוענח) חשפה scaffolds ייחודיים לגנום הזכרי BSF_IL_Male, המצביעים על אפשרות לזיהוי חלקים לא מאופיינים של כרומוזום ה-Y הזכרי.

הגנום של BSF_IL_Male שימש כגנום ייחוס לניתוחי השונות הגנטית והשוואות אוכלוסייתיות. ריצוף גנומי מלא בוצע עבור למעלה מ-16 אוכלוסיות (5 זכרים ו-5 נקבות מכל אוכלוסייה), וניתוח הנתונים הדגים שונות גנטית גבוהה בין האוכלוסיות מרחבי העולם. מתוך נתונים אלו פיתחנו שני פאנלים גנטיים של SNPs:

פאנל בצפיפות גבוהה הכולל 62,000 SNPs
פאנל מינימלי הכולל 520 SNPs, המשמש כבסיס לפלטפורמת הג`נוטיפינג הראשונה בקנה מידה גבוה (high-throughput) לזבוב החייל השחור

שני הפאנלים שומרים על המגוון הגנטי וכוללים סמנים ייחודיים לזיהוי זכרים ונקבות, מה שמאפשר פיתוח כלים מתקדמים לשיפור השבחה וגידול של BSF בתעשייה.