首页 » 合作交流 » 东南大学屠仁军教授与中国农业大学张立伟副教授来访交流

2024年5月11日，华南师范大学生命科学学院昆虫科学与技术研究所邀请东南大学的屠仁军教授与中国农业大学的张立伟副教授来穗进行学术交流，他们为华师生科院同学们带来了两场精彩讲座，带领现场师生领略生物科学的魅力。

屠仁军教授在讲座中首先描述了果蝇强大的繁殖能力，并讲解了果蝇卵巢的基本结构。在果蝇的卵巢中，生殖干细胞（Germline Stem Cell, GSC）能够维持自身数量，并分裂分化出卵母细胞和滋养细胞，强大的增殖分裂能力使果蝇获得了惊人的产卵能力。可是同样起源于GSC的这些细胞，为什么会有不同的命运呢？为什么GSC能够维持稳定的数量呢？这个过程中卵巢的微环境（包括GSC附近的帽细胞、护卫细胞等）起着重要作用。

在过往的研究中，屠仁军教授发现了Hh信号与Wnt信号均会引起生殖干细胞分化缺陷表型。利用单细胞测序技术，发现这两种信号缺失都会引起Dlp上调，反之Dlp过表达能抑制这两种信号，回补生殖干细胞分化缺陷表型。经过筛选和验证，确定了Dlp的启动子区段中能够响应Hh信号和Wnt信号的序列片段，并且发现了其他互作蛋白Croc、Eggless、SetDB1等。此外，根据单细胞测序数据进行系列筛选后，发现复合的微环境隔室精妙地逐步控制着生殖干细胞的分化，微环境中不同细胞对生殖干细胞数量的维持和分化都有不同的作用。

结合上述发现，新的科学问题又产生了：微环境是通过什么信号途径直接调控生殖干细胞的逐步分化呢？答案是GJs（Gap junctions，间隙连接），它是微环境调控生殖干细胞的重要途径。干扰GJs组分基因Inx2和Zpg能够影响生殖干细胞的发育。进一步研究发现，cAMP通过GJs从微环境所属的护卫细胞内转移至生殖干细胞和其分化细胞中，通过级联信号磷酸化转录因子Creb，引起下游基因表达，从而影响生殖干细胞分化。

昆虫的求偶和产卵是重要的动物行为，同时也是病虫害发生的第一步。张立伟副教授带领师生仔细观察了昆虫是如何求偶并选择合适的产卵地点，从中发现了极其有趣的生物学现象。

果蝇雄虫在判定求偶对象性别时有特定的神经环路机制。在求偶的过程中通过视觉、嗅觉、触觉以及本体感受，帮助果蝇完成求偶和交配的过程。研究发现，味觉受体PPK23基因敲降后能够引起雄性与雄性间的求偶行为，其上游中枢转导神经元为mAL，中枢整合神经元为P1。热激活P1神经元后的雄性果蝇在空无一物的容器内也会不断求偶。研究还发现，胰岛素类肽（ILPs）基因突变会增强雄虫的求偶行为，甚至胰岛素类肽基因ilp2和ilp5突变体增强雄雄同性求偶。在正常的过程中，雄虫之间的接触会诱使大脑释放ILP2从而抑制求偶行为，摄入糖类或增强糖类信号都能够促进ILPs释放，抑制P1神经元，从而抑制求偶行为。上述通路是雄雄同性求偶的慢性抑制，同时还存在着通过GABA实现的急性抑制。同时还发现本体感受也会影响求偶行为，干扰雄虫腹部的外周-中枢神经连接后，果蝇雄虫无法成功抱握雌虫，使得交配成功率大大降低。

雌虫产卵时如何选择合适地点呢？研究发现这与触觉和味觉都有关联。从触觉上来说，雌虫偏好低硬度场所，这过程中有三种机械力敏感离子通道的参与，这些通道分布在唇瓣与跗节上。味觉上，除了有机酸苦味物质、水果气味能够促进产卵外，张立伟副教授还发现了顺-(9)-十八烯酸乙酯（Ethyl oleate，OE）能够吸引雌虫产卵，但其浓度过高也会抑制产卵。

本次学术讲座中，两位教授揭示了果蝇卵巢生殖干细胞的命运决定，展示了果蝇求偶和产卵奇特行为，为我们打开了昆虫世界的新视角。