孙江华研究组发现蛔甙信号调控的昆虫低温适应机制

  冬季低温是昆虫生存和繁殖的一个重要限制性因子。在长期进化过程中,温带或寒带昆虫形成了一系列低温适应策略和抗寒机制。其中,生理上的适应对于昆虫抗寒能力的产生和维持至关重要,但其信号调控机制尚不清楚。蛔甙(ascaroside)作为小分子信号物质在线虫中高度保守,且在其行为和发育上发挥着多种重要的功能。有意思的是,2016年,我们发现松墨天牛(Monochamus alternatus)也能产生蛔甙类物质。进一步研究发现,蛔甙asc-C9能够协调松材线虫和松墨天牛一致发育及生活史偶联,从而有利于二者媒介关系的维持,导致松材线虫病在我国的广泛传播蔓延并爆发成灾(Zhao et al., 2016, Nat. Commun.)。与此同时,asc-C9具有温度可塑性,无论经野外还是室内低温驯化后,其含量都显著增加,这提示asc-C9可能与松墨天牛的低温适应相关。此外,越来越多的组学数据表明,miRNAs可能作为表观遗传调控因子参与昆虫低温适应,但具体的调控机制还鲜有报道。

  本研究发现miRNA介导的蛔甙信号能够调控昆虫的抗寒性。我们首先发现,低温驯化能够显著降低天牛的过冷却点和死亡率,说明其抗寒能力显著增强。高通量测序、miRNA筛选和功能验证表明,miR-31-5p在低温胁迫下显著上调,显著促进天牛抗寒性的增强。miR-31-5p负调控酰基辅酶A氧化酶(acyl CoA oxidase, ACOX1),由于ACOX1是过氧化物酶体β氧化循环中的限速酶,而且是含有中链或长链脂肪酸侧链蛔甙(如asc-C9)的去饱和酶,因此ACOX1的下调导致asc-C9的积累。喂食实验及基因表达模式分析进一步发现,asc-C9很可能作为一种小分子信号物质,诱导天牛产生代谢的抑制和海藻糖、甘油和山梨醇等抗冻保护剂的积累,从而增强天牛的抗寒性。

  本研究发现了蛔甙的一种新功能,阐明了一种新的昆虫低温适应机制。研究结果近期发表在BMC Biology,动物研究所张宾博士和赵莉蔺研究员为论文共同第一作者,孙江华研究员为通讯作者。研究得到了国家自然科学基金、博士后基金的资助。

  论文链接:https://doi.org/10.1186/s12915-020-00926-w

 

  • 2020-12-08

    动物研究所合作揭示野生大熊猫滚马粪行为分子机制

    2020年12月7日,中国科学院动物研究所魏辅文院士研究组与中国科学院昆明动物研究所赖仞研究组合作在美国国家科学院院刊(PNAS)发表题为“Why Wild Giant Pandas Frequently Roll in Horse Manure”的文章。该研...

  • 2020-11-25

    动物研究所合作揭示人类皮肤衰老的分子机制

    2020年11月25日,中国科学院动物研究所刘光慧研究组、曲静研究组与中国科学院北京基因组研究所张维绮研究组合作,在《Developmental Cell》杂志在线发表题为“A single-cell transcriptomic atlas of human skin ...

  • 2020-11-20

    朱朝东研究组发布全球蜜蜂类昆虫物种分布图

    杂志Current Biology 11月19日(美国东部时间)报道,研究人员整合了全球蜜蜂类昆虫最完整的清单,外加每个物种在世界上近6百万个公共记录数据,创制了一个蜜蜂类昆虫多样性地图。该小组的研究结果支持:北半球蜜...

关于我们
联系我们
地  址:北京市朝阳区北辰西路1号院5号
邮  编:100101
电子邮件:ioz@ioz.ac.cn
电  话:+86-10-64807098
传  真:+86-10-64807099
友情链接