“任性”切换翅型，褐飞虱有何“绝招”

 
 
“任性”切换翅型，褐飞虱有何“绝招”  
 

翅型发育要害基因沉默沉静后显著影响了褐飞虱翅巨细。华中农大供图

翅型发育要害因子在褐飞虱暴发危害中的浸染。华中农大供图

褐飞虱是一种会跟着水稻营养状况变革而改变翅型的迁飞性害虫。水稻好吃，它们长出短翅，不会航行，繁殖力加强；水稻营养状况欠好，它们长出长翅，飞到别处觅食。褐飞虱“任性”切换翅型的行为背后，埋没着什么样的“绝招”？这引起了科学家的好奇。

克日，《国度科学评论》（National Science Review，NSR）在线颁发华中农业大学植物科学技能学院传授华红霞、生命科学技能学院张开导院士团队的相助成就。他们展现了Hox基因Ultrabithorax（Ubx）在水稻重关键虫褐飞虱中奇特的表达模式及其在翅型分化进程中的要害浸染，发明白昆虫翅发育调控的新机制。

地球上的昆虫估量有1000多万种，今朝已经定名的昆虫有100多万种。差异种类昆虫翅的质地、颜色、花纹、翅脉均具有光鲜的本性，翅的形态特征是昆虫分类的最重要依据。

在昆虫的翅发育进程中，Ubx是一个抉择性基因，抉择着前翅与后翅的形态分化。已有研究表白，在果蝇、甲虫、蝴蝶等昆虫中，前翅不表达Ubx，只在后翅表达Ubx；Ubx在后翅的特异表达，使昆虫后翅的巨细、形状、花纹、翅脉等与前翅差异。好比，果蝇前翅不表达Ubx，发育成正常的膜翅，Ubx在后翅表达，使后翅退化成很小的均衡棒。

那么，种类繁多的昆虫各人庭所有成员，Ubx的表达模式及其在前后翅分化中的成果是否遵循同一个模式？另外，有些种类的昆虫具有翅多型现象，好比蚜虫种群内有些个别有翅（有翅型），有些个别无翅（无翅型）；褐飞虱种群内有些个别翅发育充实（长翅型），有些个别翅发育水平很低（短翅型）。具有翅多型现象的昆虫，Ubx如何调控差异翅型的前后翅发育与分化？这些问题的解答，对展现昆虫多样性的进化机制、昆虫对情况的适应性机制具有重要的意义。

褐飞虱是单食性昆虫，只取食水稻，刺吸水稻韧皮部汁液、流传水稻病毒。褐飞虱为害严重时，整片水稻枯萎倒伏。在恒久进化进程中，褐飞虱对水稻发生了高度适应性。

在温带及亚热带地域，水稻在冬季无法发展，褐飞虱自身抗寒性差，无法通过休眠可能滞育的方法越冬。为了保留，褐飞虱进化出一套机动高效的翅型转换系统，以追寻高质量寄主。

当水稻营养状况恶化时，褐飞虱种群内以长翅型为主。长翅型成虫的翅发育水平高，前翅与后翅均长于身体，航行本领强，借助于季风可远间隔迁飞到新的栖息地，在新栖息地找到营养状况好的水稻繁衍生息。

当水稻营养状况精采时，褐飞虱种群以短翅型为主，短翅型成虫的翅发育水平低，前翅与后翅均短于身体，失去航行本领，繁殖本领强，种群增殖本领强。

两种翅型褐飞虱翅的巨细顺序：长翅型前翅＞长翅型后翅＞短翅型前翅＞短翅型后翅。Ubx作为翅形态抉择的要害脚色，如何机动地响应水稻营养状况，并启动长翅型或短翅型发育历程，是一个很是有意思的话题。

研究团队通过多年的驯化选择，构建了遗传不变的褐飞虱长翅品系及短翅品系。操作褐飞虱长翅型与短翅型品系，通过RNAi、qPCR、原位杂交、免疫组化、Gal4-UAS转基因果蝇品系等技能研究褐飞虱Ubx在翅型分化中的成果。

功效表白，褐飞虱Ubx的表达模式与浸染模式与现有昆虫Ubx的经典理论存在着显著差异。

首先，表达模式差异。褐飞虱Ubx在前翅与后翅翅芽中均有表达。