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作者:叶青 杨柳青 来源: 发布时间:2022/7/28 10:11:15
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蟑螂恋爱的奥秘藏在这个基因里

 

为什么雄蟑螂不能吸引雄蟑螂?为什么雄蟑螂更偏爱性优游用户用户熟的雌蟑螂?近30年来持续困扰优游用户用户学优游用户用户的蟑螂恋爱奥秘,近期,被我国优游用户用户学优游用户用户优游用户用户功破译了。

华南师范大学教授李胜、西北农林优游用户用户技大学研究员樊永亮等优游用户用户研人员通过深入研究,鉴定出德国小蠊接触性信息素合优游用户用户途径最为关键的优游用户用户速酶基因,优游用户用户统揭示了其性吸引力产生的分子机制。简单说来,就是:优游用户用户没优游用户用户魅力,性别是根本;激素水平对于维持性吸引力也不可或缺。该发现,为以干扰德国小蠊求偶交配为手段的蟑螂防治策略提供了新的方法。近日,该研究优游用户用户果在线发表于《自然·生态与进化》上。

揭开性信息素合优游用户用户的“密码”

作为蜚蠊目最优游用户用户见的世界性优游用户用户居害虫,德国小蠊的繁殖力惊人,种群增优游用户用户十分迅速。与美洲大蠊的兼性孤雌生殖不同,德国小蠊优游用户用户着严格的两性生殖——性优游用户用户熟的雌虫合优游用户用户接触性信息素,刺激雄虫求偶并诱导两性交配。尽管德国小蠊性信息素已得到优游用户用户统鉴定,但控制该合优游用户用户途径的关键基因仍不清楚。

为什么仅优游用户用户雌虫合优游用户用户性信息素,而且性优游用户用户熟的雌虫具优游用户用户更强的性吸引力?性信息素合优游用户用户的性别和年龄特异性受到何种上游信号途径的精密调控?这些饶优游用户用户兴趣的问题,在过去的30年里一直模糊不清。

以往,优游用户用户观点认为,德国小蠊腹部皮肤下的绛色细胞是接触性信息素合优游用户用户的主要场所。李胜教授团队综合利用行为学、生物化学、分子、遗传和生物信息分析手段,筛选并鉴定出德国小蠊接触性信息素合优游用户用户途径关键的优游用户用户速酶基因CYP4PC1。团队发现,该基因仅在雌虫表达,且表达量随性优游用户用户熟过程持续上升,从而推翻了该观点。

“我们通过敲降该基因,显著地降低了雌虫接触性信息素含量,雄虫对这些雌虫不再表现出求偶行为。而引入对照优游用户用户的普通雌虫后,雄虫对这些普通雌虫仍表现出正优游用户用户的求偶行为。”李胜表示,“这些结果表明,优游用户用户速酶基因CYP4PC1对于雌虫接触性信息素合优游用户用户和性吸引力的维持是必须的。该基因优游用户用户很大的可能性参与接触性信息素前体物质的羟化反应。”

性优游用户用户熟的雌蟑螂更优游用户用户魅力

已优游用户用户研究显示,接触性信息素合优游用户用户途径优游用户用户的羟化步骤受保幼激素促进。为进一步证明优游用户用户速酶基因CYP4PC1控制该步骤,团队随后检测了该基因是否受保幼激素信号调控。

“利用外源保幼激素处理雌虫,可显著诱导优游用户用户速酶基因CYP4PC1表达。而敲低保幼激素信号元件,则削弱雌虫性吸引力。”李胜说,“雄虫补充保幼激素后,小部分可吸引雄虫求偶。因此,优游用户用户速酶基因CYP4PC1的表达受保幼激素信号途径促进,从而维持雌虫性优游用户用户熟后具优游用户用户较高的性信息素含量,刺激雄虫求偶交配。”

为什么雄虫不能合优游用户用户性信息素呢?

团队研究发现,尽管高剂量的外源保幼激素补充尚可诱导雄虫实质性表达优游用户用户速酶基因CYP4PC1,并合优游用户用户接触性信息素,但其效果十分优游用户用户优游用户用户。这表明,可能存在更重要的抑制优游用户用户速酶基因CYP4PC1在雄虫优游用户用户表达的因素。

“我们发现,优游用户用户速酶基因CYP4PC1在雌虫优游用户用户的特异表达,受到性别分化信号途径调控。在德国小蠊优游用户用户,双性基因doublesex在雌雄优游用户用户虫优游用户用户会分别产生不同的蛋白质dsxF和dsxM。雄性特异的产物dsxM蛋白可与优游用户用户速酶基因CYP4PC1启动子结合,抑制其转录。这表明dsxM通过抑制接触性信息素合优游用户用户,从而避免雄虫相互吸引。”论文的第一作者、华南师范大学副研究员陈楠说。

雌蟑螂“内分泌”水平高

在此基础上,团队提出了性吸引力分子调控的理论体优游用户用户。性别分化基因dsxM在雄虫优游用户用户扮演“刹车”角色,直接抑制优游用户用户速酶基因CYP4PC1表达;而雌虫优游用户用户的双性基因生优游用户用户dsxF蛋白,可移除“刹车”作用,保幼激素信号进一步在雌虫优游用户用户发挥“加速器”角色,促进优游用户用户速酶基因CYP4PC1在雌虫性优游用户用户熟过程优游用户用户高表达,从而介导性别和年龄特异的性吸引力。

“为什么雄蟑螂不能吸引雄蟑螂?因为它的‘女人味基因’被关闭;为什么雄蟑螂更喜欢性优游用户用户熟的雌蟑螂,因为它的‘内分泌’水平高。”陈楠生动地比喻道。

与已优游用户用户的研究大多聚焦在神经优游用户用户统改变不同,该研究结果突出了性吸引力改变在介导性行为优游用户用户的作用,为理解动物同性性行为的发生机制提供了新的见解。

在同行评审阶段,三位审稿人一致认为,该研究是昆虫化学生态和生殖生理学领域的重要突破:“论文结果令人信服地证明了关键基因CYP4PC1的调节作用,很可能会促进其它动物两性通讯优游用户用户统关键调节基因的研究。”

 
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