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Two genomes of highly polyphagous lepidopteran pests (Spodoptera frugiperda, Noctuidae) with different host-plant ranges

Authors :
Gouin, Anaïs
Bretaudeau, Anthony
Nam, Kiwoong
Gimenez, Sylvie
Aury, Jean-Marc
Duvic, Bernard
Hilliou, Frederique
Durand, Nicolas
Montagné, Nicolas
Darboux, Isabelle
Kuwar, Suyog
Chertemps, Thomas
Siaussat, David
Bretschneider, Anne
Moné, Yves
Ahn, Seung-Joon
Hänniger, Sabine
Gosselin Grenet, Anne-Sophie
Neunemann, David
Maumus, Florian
Luyten, Isabelle
Labadie, Karine
Xu, Wei
Koutroumpa, Fotini
Escoubas, Jean-Michel
Llopis, Angel
Maïbèche-Coisne, Martine
Salasc, Fanny
Tomar, Archana
Anderson, Alisha
Khan, Sher
DUMAS, Pascaline
ORSUCCI, MARION
Guy, Julie
Belser, Caroline
Alberti, Adriana
Noel, Benjamin
Couloux, Arnaud
Mercier, Jonathan
Nidelet, Sabine
Dubois, Emeric
Liu, Nai-Yong
Boulogne, Isabelle
Mirabeau, Olivier
Le Goff, Gaelle
Gordon, Karl
Oakeshott, John
Consoli, Fernando
Volkoff, Anne-Nathalie
Fescemyer, Howard
Marden, James
Luthe, Dawn
Herrero, Salvador
Heckel, David
Wincker, Patrick
Kergoat, Gael
Amselem, Joelle
Quesneville, Hadi
Groot, Astrid
Jacquin-Joly, Emmanuelle
Nègre, Nicolas
Lemaitre, Claire
Legeai, Fabrice
D’Alençon, Emmanuelle
Fournier, Philippe
Scalable, Optimized and Parallel Algorithms for Genomics (GenScale)
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 Bretagne Sud (UBS)-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 Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Plateforme bioinformatique GenOuest [Rennes]
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Plateforme Génomique Santé Biogenouest®-Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes (IGEPP)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-AGROCAMPUS OUEST
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)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Diversité, Génomes & Interactions Microorganismes - Insectes [Montpellier] (DGIMI)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Institut Sophia Agrobiotech (ISA)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Laboratoire des Sciences de l'Information et des Systèmes (LSIS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Arts et Métiers Paristech ENSAM Aix-en-Provence-Université de Toulon (UTLN)-Aix Marseille Université (AMU)
Sorbonne Université (SU)
Max Planck Institute for Chemical Ecology
Max-Planck-Gesellschaft
Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (iEES)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Unité de Recherche Génomique Info (URGI)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
School of Veterinary and Life Sciences [Murdoch]
Murdoch University
Universitat Politècnica de València (UPV)
Centre for DNA Fingerprinting and Diagnostics (CDFD)
CSIRO Ecosystem Sciences
Institute for Biodiversity and Ecosystem Dynamics (IBED)
Institut de Génomique Fonctionnelle (IGF)
Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Southwest Forestry University (SWFU)
Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation [Canberra] (CSIRO)
Universidade de São Paulo (USP)
Pennsylvania State University (Penn State)
Penn State System
Genoscope project AP2010
French National Research Agency [ANR-12-BSV7-0004-01]
Institut Universitaire de France
USDA AFRI [2010-65106-20656]
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)
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)
Université de Rennes (UR)-Plateforme Génomique Santé Biogenouest®-Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Rennes (UR)-AGROCAMPUS OUEST
Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Universidade de São Paulo = University of São Paulo (USP)
Lemaitre, Claire
IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-CentraleSupélec-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-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)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Rennes (ENS 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)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Plateforme Génomique Santé Biogenouest®-GESTION DES DONNÉES ET DE LA CONNAISSANCE (IRISA-D7)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
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 Agrocampus Ouest
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)
Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Evolutionary and Population Biology (IBED, FNWI)
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 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 National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Rennes 1 (UR1)
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 Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
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 Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Institut Sophia Agrobiotech [Sophia Antipolis] (ISA)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Arts et Métiers Paristech ENSAM Aix-en-Provence-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Sorbonne Universités
Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (IEES)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Universidad Politécnica de Valencia
Source :
Scientific Reports, Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2017, 7 (1), pp.1-12. ⟨10.1038/s41598-017-10461-4⟩, Scientific Reports, 2017, 7 (1), pp.1-12. ⟨10.1038/s41598-017-10461-4⟩, Scientific Reports, Vol 7, Iss 1, Pp 1-12 (2017), Scientific Reports, 7:11816. Nature Publishing Group
Publication Year :
2017
Publisher :
HAL CCSD, 2017.

Abstract

International audience; Emergence of polyphagous herbivorous insects entails significant adaptation to recognize, detoxify and digest a variety of host-plants. Despite of its biological and practical importance - since insects eat 20% of crops - no exhaustive analysis of gene repertoires required for adaptations in generalist insect herbivores has previously been performed. The noctuid moth Spodoptera frugiperda ranks as one of the world’s worst agricultural pests. This insect is polyphagous while the majority of other lepidopteran herbivores are specialist. It consists of two morphologically indistinguishable strains (“C” and “R”) that have different host plant ranges. To describe the evolutionary mechanisms that both enable the emergence of polyphagous herbivory and lead to the shift in the host preference, we analyzed whole genome sequences from laboratory and natural populations of both strains. We observed huge expansions of genes associated with chemosensation and detoxification compared with specialist Lepidoptera. These expansions are largely due to tandem duplication, a possible adaptation mechanism enabling polyphagy. Individuals from natural C and R populations show significant genomic differentiation. We found signatures of positive selection in genes involved in chemoreception, detoxification and digestion, and copy number variation in the two latter gene families, suggesting an adaptive role for structural variation.

Details

Language :
English
ISSN :
20452322
Database :
OpenAIRE
Journal :
Scientific Reports, Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2017, 7 (1), pp.1-12. ⟨10.1038/s41598-017-10461-4⟩, Scientific Reports, 2017, 7 (1), pp.1-12. ⟨10.1038/s41598-017-10461-4⟩, Scientific Reports, Vol 7, Iss 1, Pp 1-12 (2017), Scientific Reports, 7:11816. Nature Publishing Group
Accession number :
edsair.pmid.dedup....ab37147f9b1d35afd902ef1307a46191