控制昆蟲“冬眠”的分子開關發現

科技日報上海6月2日電 （記者王春）記者2日從中國科學院分子植物科學卓越創新中心獲悉，該中心詹帥研究員團隊發現，昆蟲可以巧妙地利用晝夜節律基因來調節其季節節律，以實現對不同生境、不同氣候的適應。相關成果5月30日發表於國際期刊《科學》。

昆蟲是種類最多、數量最大的動物類羣。昆蟲繁盛成功的奧秘之一是其靈活多變的生活史。例如，我國很多害蟲的北方種羣一年發生1—2代，而南方種羣一年多代。在背後調節這種生活週期差異的是昆蟲的滯育現象。昆蟲的滯育類似於動物的冬眠，在特定季節信號誘導下，通過發育停滯、代謝抑制應對不利環境。

研究團隊以農林害蟲最多的昆蟲類羣——鱗翅目昆蟲（包括蛾類和蝴蝶）為研究對象，通過比較大量呈現不同生活史策略的家蠶品系，發現生物鐘基因Cycle是控制家蠶滯育的關鍵分子“開關”。生物鐘基因一般參與晝夜節律調控，研究團隊發現家蠶和鱗翅目昆蟲的Cycle基因編碼3個亞型，有的亞型負責生物鐘調節，有的亞型調控滯育，實現晝夜節律和季節節律的雙重調節。來源於熱帶地區的家蠶由於基因突變丟了調控滯育的亞型，從而無法發生滯育現象。

該研究鑑定到了控制昆蟲滯育的關鍵“開關”，揭示了昆蟲平衡晝夜節律調控穩定性和季節節律調控可塑性之間的巧妙模式。研究成果為掌握蟲害的季節性發生規律，特別是在全球氣候變化大背景下預測昆蟲的種羣潛在動態變化等提供理論依據。