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客户文章 | 博越致和转录组测序助力客户在Front Cell Dev Biol上发表蚜虫的表皮黑化调控相关的研究成果

发布时间:2020-08-07 14:00:00      点击数:

蚜虫是危害严重的害虫,在世界范围内的分布十分广泛。豌豆蚜虫是研究蚜虫及半翅目昆虫的重要模式昆虫。近日,西北农林科技大学植物保护学院张毅老师研究团队在期刊frontiers in Cell and Developmental Biology上发表了题为“The L-DOPA/Dopamine Pathway Transgenerationally Regulates Cuticular Melanization in the Pea Aphid Acyrthosiphon pisum”的文章。文章中所用的转录组测序由武汉博越致和生物科技有限公司提供。

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昆虫的黑化是昆虫出现的一种体色变异。在昆虫中,黑化现象是很普遍的,发生黑化的昆虫多属鳞翅目、双翅目和鞘翅目,黑化特征多表现在成虫期,也有表现于蛹期的。豌豆蚜虫作为研究适应性的表型调节的生物学模型,它的其他表型通常在生理上基于母体效应。蚜虫许多表型特征是由母亲决定的,并可能导致其女儿的表型改变。该研究观察到人为诱导的和与宿主相关的蚜虫跨世代表型调控,这些发现对研究蚜虫表型确定的潜在机制的特别有用。通过在寄主植物轮替期间母亲体内酪氨酸羟化酶的敲低检测到了子代蚜虫表皮黑化的明显表型变化,这种表型变化既显著又可重复。研究认为母体效应起着重要作用,并且在母体和胚胎之间可能存在基于多巴胺/L-DOPA途径的跨代系统,这种调控可能与豌豆蚜的表型可塑性有关。

THi是这项研究中被RNAi沉默的靶基因,是黑色素化途径上游的关键调节酶。在表皮细胞中,TH将酪氨酸转化为L-DOPA,L-DOPA脱羧酶(DDC)将L-DOPA转化为多巴胺。当母本体内的APTH转录被修饰时,随后在子代体内检测到黑色素表型紊乱,这表明黑化失败是后代蚜虫表皮的系统性疾病。在研究中发现APTH下调;LC/MS的结果显示,随着APTH的下调,蚜虫的L-DOPA含量显着降低;在相同条件下,多巴胺也显著降低。另外,基于组织学和免疫荧光分析,检测到由表皮发育不良引起的表型变化,还发现这种异常发育在出生后无法逆转。即使APTH-RNAi的作用完全减弱或消失,接受治疗的母本仍继续产生异常的后代,子代的表型变化显示长期的持久性,并且通常是不可逆的。转录组测序研究了两个不同的子蚜之间几丁质生物合成、表皮蛋白和黑化等基因的转录变化,通过转录组测序证实该异常发育代表着具有大量转录变化的系统发育失败。化学干预实验表明跨世代信号没有通过多巴胺受体传递,并且只有多巴胺生物合成抑制剂可以在子代蚜虫中诱导相似的表型变化,多巴胺受体的神经调节并不参与这种跨代表型调节。研究还发现发育信号由母蚜虫的胚胎接收,并在出生后保留下来。研究阐明了皮氏曲霉的表型变化机制,这些结果增强了研究者对通过蚜虫的母体调节表型的理解。

该研究证实了多巴胺途径调控表皮发育,L-DOPA是该过程中的关键化学物质,在植物和蚜虫中均存在,并在该过程的生理调节中起作用。

 

原文链接:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2020.00311/full