1. Spodoptera littoralis genome mining brings insights on the dynamic of expansion of gustatory receptors in polyphagous noctuidae
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Camille Meslin, Pauline Mainet, Nicolas Montagné, Stéphanie Robin, Fabrice Legeai, Anthony Bretaudeau, J. Spencer Johnston, Fotini Koutroumpa, Emma Persyn, Christelle Monsempès, Marie-Christine François, Emmanuelle Jacquin-Joly, Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (iEES Paris ), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes (IGEPP), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Rennes Angers, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Plateforme bioinformatique GenOuest [Rennes], Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Plateforme Génomique Santé Biogenouest®-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-GESTION DES DONNÉES ET DE LA CONNAISSANCE (IRISA-D7), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Scalable, Optimized and Parallel Algorithms for Genomics (GenScale), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Texas A&M University [College Station], Infectiologie et Santé Publique (UMR ISP), Université de Tours (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Peuplements végétaux et bioagresseurs en milieu tropical (UMR PVBMT), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université de La Réunion (UR)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), INRAE, ANR-16-CE21-0002,DEMETER,Bio-olfacticides: produire plus avec moins d'insecticides(2016), ANR-16-CE02-0003,PRISM,Evolution de la communication phéromonale chez les papillons du genre Spodoptera(2016), European Project: 764840,IGNITE, Université de Rennes (UR)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Rennes Angers, Université de Rennes (UR)-Plateforme Génomique Santé Biogenouest®-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
- Subjects
Taste ,[SDV]Life Sciences [q-bio] ,Genetics ,DNA Transposable Elements ,Animals ,Drosophila Proteins ,Receptors, Cell Surface ,gustatory receptors ,Spodoptera ,Spodoptera littoralis ,transposable elements ,Molecular Biology ,Genetics (clinical) - Abstract
The bitter taste, triggered via gustatory receptors, serves as an important natural defense against the ingestion of poisonous foods in animals, and the diversity of food diet is usually linked to an increase in the number of gustatory receptor genes. This has been especially observed in polyphagous insect species, such as noctuid species from the Spodoptera genus. However, the dynamic and physical mechanisms leading to these gene expansions and the evolutionary pressures behind them remain elusive. Among major drivers of genome dynamics are the transposable elements but, surprisingly, their potential role in insect gustatory receptors expansion has not been considered yet.In this work, we hypothesized that transposable elements and possibly positive selection would be involved in the active dynamic of gustatory receptor evolution in Spodoptera spp. We first sequenced de novo the full 465Mb genome of S. littoralis, and manually annotated all chemosensory genes, including a large repertoire of 373 gustatory receptor genes (including 19 pseudogenes). We also improved the completeness of S. frugiperda and S. litura gustatory receptor repertoires. Then, we annotated transposable elements and revealed that a particular category of class I retrotransposons, the SINE transposons, was significantly enriched in the vicinity of gustatory receptor gene clusters, suggesting a transposon-mediated mechanism for the formation of these clusters. Selection pressure analyses indicated that positive selection within the gustatory receptor gene family is cryptic, only 7 receptors being identified as positively selected.Altogether, our data provide a new good quality Spodoptera genome, pinpoint interesting gustatory receptor candidates for further functional studies and bring valuable genomic information on the mechanisms of gustatory receptor expansions in polyphagous insect species.
- Published
- 2022