以日本的基础生物学研究所（NIBB）森田慎一助教、新美辉幸教授和重信秀治教授为中心，金泽大学和美国蒙大拿大学等参与的国际联合研究团队宣布，破译了独角仙（学名：双叉犀金龟、Trypoxylus dichotomus septentrionalis）的核基因组和线粒体基因组，并对外公开了 数据库。获得的基因组总长度为6.15亿个碱基对（约为人类基因组的五分之一），其中发现了2万3987个蛋白质编码基因（人类约为2.2万个）。相关研究成果已刊登在《Scientific Reports》上。
以大而发达的角为特征的雄性独角仙
对比本次获得的日本独角仙的基因组和2022年报告的栖息在中国的独角仙基因组，二者的染色体结构高度一致。这一结果表明两个种群间的染色体结构在进化中得以保存。另外，在单碱基水平上，检测到1.6%（945万7239个碱基）的多态性和插入（130万8368个）。已有研究成果表明，日本和中国的独角仙根据其地理分布存在遗传性分支，形态也存在差异。本次研究确定的多态性有可能解释这种形态差异，并为独角仙的进化研究提供有用的信息。
此外，研究团队还分析了独角仙、果蝇、与独角仙同属鞘翅目的无角甲虫赤拟谷盗（Tribolium castaneum）、及有角甲虫角蜣螂（Onthophagus Taurus）之间共有基因的相似性。通过分析可以发现每个物种在进化过程中获得的独特基因。例如，有543个基因组仅存在于独角仙和角蜣螂这两个物种，这表明这些基因组可能参与了两个物种间的共同性状“角”的形成。另外，967个基因组是独角仙固有的，或许可以解释独角仙特有的性状。
在独角仙中，性别分化基因double sex（dsx）在角的形成中起着重要作用。尽管dsx会在雄性和雌性中产生多种不同的转录产物，但其中有助于角形成的dsx转录产物在雌雄间仅存在529个碱基对的差异。很明显，这种轻微的结构差异是决定是否有角的因素之一。
此外，除了独角仙的核基因组之外，研究团队还解码了由2.02万个碱基对构成的独角仙的线粒体基因组。线粒体基因组是独立于核基因组的遗传信息，存在于细胞内的线粒体中。线粒体基因组的信息在系统发育关系等生物进化研究中也起着重要作用。
此次公开的独角仙的核基因组和线粒体基因组信息将成为阐明独角仙角的进化起源和遗传控制的良好资料。独角仙不仅用于进化发育生物学，还被用作生态学、行为生物学、仿生学和药物研发等领域的研究模型，因此本次获得的基因组信息有望应用于上述广泛的研究领域。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Scientific Reports
论文：The draft genome sequence of the Japanese rhinoceros beetle Trypoxylus dichotomus septentrionalis towards an understanding of horn formation
DOI：doi.org/10.1038/s41598-023-35246-w
