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生命科学学院李胜教授课题组在《Development》发文揭示激素敏感性在精准调节激素信号的过程中发挥重要作用

2022-08-16 16:34:47 来源:华南师范大学生命科学学院 点击: 收藏本文

许多拥有翅型多态性的昆虫在飞行扩散和繁殖之间存在生命史权衡。孤雌生殖的成年蚜虫可产生有翅蚜和无翅蚜两种形态的后代,无翅蚜羽化后继续留在寄主植物上,取食并繁殖。有翅蚜由恶劣环境因素诱导产生,其成虫具备飞行能力,以保证种群扩散和延续。有翅成蚜在飞行前不进食,经历飞行后,在新的寄主植物上取食并定殖,随后定殖营养信号启动飞行肌退化和产卵过程。换言之,有翅蚜完成飞行扩散任务后,耗能的飞行肌将不再必要,飞行肌退化有利于有限的能量被优先分配至卵子发生等生殖活动,由此有翅蚜生活史由飞行转换至生殖。因此,有翅蚜飞行肌退化是最大限度地提高繁殖成功率、延续种群的一种适应性策略。以往的研究表明,昆虫保幼激素JH介导有翅蚜飞行肌退化,然而具体的分子基础仍不清楚。

近日,发育生物学权威刊物Development在线发表了题为《营养依赖的保幼激素敏感性促进有翅蚜飞行-繁殖生活史转换过程中飞行肌退化》(Nutrition-dependent juvenile hormone sensitivity promotes flight muscle degeneration during the aphid dispersal-reproduction transition)的研究性论文,揭示了激素敏感性调节激素信号进而组织特异地调控发育可塑性的新机制。

本研究发现,有翅蚜定殖后,雷帕霉素靶蛋白(TORC1)信号通路介导的营养信号诱导JH核受体基因Met和JH初级响应基因Kr-h1在飞行肌中极显著的高表达,从而组织特异地增强JH敏感性和信号传导。而在此过程中JH合成水平无明显变化,本底JH滴度不变的情况下,飞行肌内JH信号的增强仅依赖于该组织感受JH的敏感性(JH核受体表达水平)升高。已有大量研究证实激素合成水平系统性地调节激素信号强度,本研究创新地发现组织激素敏感性在精准调节激素信号的过程中发挥重要作用。

同时,本研究还创新地发现JH调节细胞器线粒体结构和功能的新机制。研究发现JH信号通过抑制三羧酸循环(TCA)通路基因的转录,进而诱发线粒体结构破坏和功能障碍,以阻断飞行肌细胞的能量供应,最终导致肌纤维分解。

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该研究以华南师范大学博士后白宇为第一作者,华南师范大学
李胜教授和贵州大学刘同先教授为通讯作者,华南师范大学为论文第一署名和通讯单位该工作得到国家自然科学基金、国家农业部及深圳市科技项目的资助。论文链接:https://doi.org/10.1242/dev.200891


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