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nba学者发现褐飞虱的“祛黑奥秘”

发布时间:2019-08-07来源:nba新闻办作者:柯溢能756

体色对于自然界中的生物具有重要的意义,起到了拟态、保护、警戒等作用。昆虫的体色也存在遗传性和可塑性,造就了千姿万态的昆虫世界。褐飞虱是我国和许多亚洲国家当前水稻上的首要害虫,这种昆虫通常虫体体色为黄褐色,但也经常会出现黑色个体,在维持其多样性和生态适应性方面可能起着重要作用。

近日,nba投注网农学院的张传溪教授和生科院周耐明教授团队揭示了,一种名为elevenin的神经肽,在褐飞虱体色可塑性发育中发挥关键作用,是褐飞虱体壁黑化的抑制因子。

这项研究发现刊登在著名杂志《美国实验生物学学会联合会会刊》(FASEB Journal),论文第一作者为nba投注网农学院博士生王斯亮和王伟伟,通讯作者分别是农学院的张传溪教授和生科院的周耐明教授。

最早国外科学家在软体动物海兔的腹神经节的L11神经元中首次发现编码Elevenin神经肽的基因的存在,目前elevenin在软体动物(蜗牛等)、环节动物(沙蚕等)、节肢动物(鳌虾、昆虫等)中均有发现,但是有关的功能研究非常少。

研究人员对褐飞虱的elevenin基因进行敲减,发现若虫会全部发育为黑色个体,而用人工合成了elevenin成熟肽注射后,下一龄体色又会由黑色恢复为黄褐色;对自然状态黑色个体注射合成肽,同样能使其发育为黄褐色个体。一正一反两条验证途径,证明了elevenin是褐飞虱体壁黑化的抑制因子, 是褐飞虱的美白素神经肽

目前科研人员,对褐飞虱为什么会存在体色偏黑的个体还无法解释。但是黑色通常是生物界的重要隐蔽色,就好像人们会穿黑色的“夜行衣”来隐藏自己。昆虫会通过使自己的体色与周围环境相近,从而躲避天敌,保护自己,比如绿色的毛毛虫隐藏在绿叶中。在自然界中,光线照射产生的阴影广泛存在,而黑色的个体可能更容易隐藏在阴影中保护自己。

其次,从黑色的物理特性考虑,可能具有增加热量吸收的作用。在一些蛾类中,人们发现颜色偏黑的蛹,具有较高的体温。在寒冷的环境中,黑色可能有助于昆虫增加对外界热量的吸收,维持新陈代谢等生命活动。

深入研究发现,elevenin对体色的调控是通过与体壁细胞上特异性受体G蛋白偶联受体NlA42结合, 再与细胞内GqGs蛋白偶联,激活下游PLC/Ca2+/PKC信号通路和AC/cAMP/PKA信号通路,进一步调控酪氨酸黑色素合成通路,从而最后使体色发生变化的。

王斯亮在接受采访时说,本研究以褐飞虱为例,揭示了神经肽对昆虫体色调控的分子机制,为内分泌调控体色可塑性提供了一个典型的例子,为后来的研究提供参考。

该研究得到了国家自然科学基金重点项目资助。

(柯溢能)

论文链接:https://www.fasebj.org/doi/abs/10.1096/fj.201802786RR