热搜词：宏基因组测序 芯片检测
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发布时间:2020-10-26 16:00:00 点击数：次
● 发表期刊 : Frontiers in Cell and Developmental Biology
● 影响因子：5.201
● 发表时间：2020年05月08日
近期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“Superficially Similar Adaptation Within One Species Exhibits Similar Morphological Specialization but Different Physiological Regulations and Origins.”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。
动物在应对环境压力中已经进化出许多的策略。对于某些环境挑战，一个物种可能会重复使用相同的适应策略。瓢虫（Harmonia axyridis）在不同的发育阶段表现出热表型可塑性。这些表面相似的温度诱导的专业是否共享相似的生理机制尚不清楚。作者进行了各种实验来阐明这些过程之间的差异和相似性。热表型可塑性是造成瓢虫多态性的主要因素。它是高度多样化的，是由环境刺激直接诱导的。虫蛹和成虫之间的黑斑斑点专长相似。在这项研究中，作者检查了瓢虫的斑点模式及其转录调控。这项研究的目的是比较热驱动的形态学，生理学和分子水平的轴突线虫的形态变化。并阐明调节其色素沉着模式的机制。此外，作者比较虫蛹背面角质层和成年鞘翅之间黑色素斑形成的调节差异，以检验假设，即可以通过不同的分子途径调节表面相似的表型指标。
（1）在所有温度处理下，虫蛹的斑点数量和大小随温度升高而降低。成虫的斑点数量和大小也随着温度的升高而降低。斑点面积随温度升高而降低，甚至某些斑点会完全消失。雌性成虫比雄性成虫具有更多和更大的黑色素斑点。
（2）在某些分子调控途径（RNAi）下的表型相似性和差异，所有候选基因均成功下调。六个基因中的四个（Halac2，HaTH，HaADC和Haebony）在两个发育阶段均表现出与黑色素相关的功能。在Halac2和HaTH RNAi（多巴胺调节途径）下，虫蛹和成虫中均检测到类似的表型变化。在HaADC和Haebony RNAi（天冬氨酸-β-丙氨酸调节途径）作用下，虫蛹与成虫之间检测到不同的表型变化。
（3）动态黑色素斑点变化是通过在32.5°C恒定的分子调控来模拟的。与对照相比，以不同dsRNA浓度施用的昆虫表现出可变的黑色素斑点模式。在处理过的虫蛹中，黑色素斑点的数量和大小随dsRNA剂量的增加而增加（HaADC-RNAi：F=70.911；df=4，141；P<0.001；Haebony RNAi：F=109.171；df=4，135；P<0.001；）。观察到T1节段（前胸膜）和前翅（elytron）芽的色素沉着增强。在RNAi下，A1段是最后一个发生色素沉着的区域。
（4）两种调控途径中目标分子的分布分析，选择酪氨酸羟化酶和ADC（天冬氨酸-β-丙氨酸和酪氨酸-多巴胺途径的第一步）来分析表皮组织中的反应。酪氨酸羟化酶定位于新角质层中化脓后黑色素斑点发展的某些位置。在未着色的区域检测到相对较弱的荧光。酪氨酸羟化酶的分布与新出现的成年人的鞘翅上黑色素斑点的分布相匹配。HaADC mRNA在角质层中的分布与TH蛋白的分布相匹配。注意到未着色位置的荧光相对较强。在鞘翅中没有明确的HaADC分布特异性。但是，在有黑色素斑点的区域观察到了相对较弱的荧光。HaADC mRNA仅在背面表皮中检测到。相反，在腹侧表皮角质层中未检测到荧光。
（5）所选Hox基因在虫蛹斑点模式中的作用：pal和腹节中选定的Hox（Ha-Ubx，Ha-Abd-A和Ha-Abd-B）RNAi对点模式有很大影响。接受Ha-Ubx RNAi的A1区段中检测到斑点（通常没有斑点），T3处斑点减少。A2段上的斑点被放大。Ha-Abd-A下调导致A2段上的斑点消失。A3段上的斑点收缩，而A4段上的斑点扩大。Ha-Abd-B下调扩大了片段A3，A4和A5上的斑点。
鞘翅目静脉和斑点模式之间的关联：四个主要鞘翅静脉在黑色素化（斑点）区域比非斑点区域具有更多分支。鞘翅中第二静脉（b）与缝合静脉（a）的比率相对较高，黑色素含量低。黑色素水平与b/a静脉长度比显着负相关（Pearson相关=-0.843；P<0.001；）。静脉形成相关基因Ha-Rho的下调导致鞘翅收缩，折叠和斑点增大。
在本研究中，作者证实了虫蛹和成虫黑色素模式的调节存在差异。作者研究的数据表明，尽管在不同发育阶段的身体不同部位，这些类似的黑色素水平调节适应策略也使昆虫能够应对温度胁迫。应对同一动物物种多次选择类似的生态适应策略，以应对一定的自然压力。需要其他动物物种中这种生物学策略选择的进一步证据来确认其通用性。这项工作也可能有助于阐明腋臭吸虫对周围环境的适应性，并解释观察到的黑色素斑点分布模式的变化。
原文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2020.00300/full
