記者從華中農業(yè)大學(xué)獲悉，華中農業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院付新華教授團隊揭開(kāi)了螢火蟲(chóng)成蟲(chóng)發(fā)光器發(fā)育的關(guān)鍵機制，為發(fā)光昆蟲(chóng)的發(fā)光及閃光控制研究提供了新的思路。相關(guān)論文近日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。
付新華介紹，螢火蟲(chóng)發(fā)光是一種生物化學(xué)反應，由其腹部特有的發(fā)光器發(fā)出。螢火蟲(chóng)的發(fā)光器分為幼蟲(chóng)形態(tài)和成蟲(chóng)形態(tài)。其中，螢火蟲(chóng)幼蟲(chóng)具有一對位于倒數第二腹節的球形或半球形的發(fā)光器，可在黑暗中發(fā)出無(wú)規律的閃光，用以警戒天敵。而螢火蟲(chóng)成蟲(chóng)的發(fā)光器則是在蛹期獨立發(fā)育，在短短5至7天的蛹期，成蟲(chóng)發(fā)光器從無(wú)到有，快速發(fā)育成熟并具備發(fā)光功能。
螢火蟲(chóng)成蟲(chóng)發(fā)光器發(fā)育背后的機制是什么？這一科學(xué)問(wèn)題一直困擾著(zhù)科研人員。對此，付新華團隊利用比較基因組學(xué)、比較轉錄組學(xué)及基因干擾等技術(shù)，對水棲螢火蟲(chóng)雷氏螢蛹早、中、晚期的發(fā)光器進(jìn)行了研究。研究發(fā)現了兩個(gè)關(guān)鍵的轉錄因子AlAbd-B和AlUnc-4，兩者通過(guò)相互作用，啟動(dòng)并調控熒光素酶蛋白的表達。沉默其中任何一個(gè)轉錄因子，都會(huì )造成螢火蟲(chóng)不能發(fā)光。
研究發(fā)現，在螢火蟲(chóng)成蟲(chóng)發(fā)光器的發(fā)育過(guò)程中有兩個(gè)關(guān)鍵因素。一個(gè)是熒光素酶蛋白在細胞質(zhì)中的大量表達，另一個(gè)是需要調控過(guò)氧化物酶體的跨膜轉運蛋白將細胞質(zhì)中的熒光素酶蛋白轉運進(jìn)過(guò)氧化物酶體，只有在過(guò)氧化物酶體中，螢火蟲(chóng)發(fā)光的這種生物化學(xué)反應才能正常進(jìn)行。研究證實(shí)了AlAbd-B和AlUnc-4正是調控過(guò)氧化物酶體的跨膜轉運蛋白對熒光素酶蛋白進(jìn)行轉運的兩個(gè)轉錄因子。
付新華表示，螢火蟲(chóng)成蟲(chóng)發(fā)光器的形狀和閃光頻率是螢火蟲(chóng)生物多樣性的基礎。弄清螢火蟲(chóng)成蟲(chóng)發(fā)光器的發(fā)育機制，有助于人們了解螢火蟲(chóng)生物多樣性形成的機制，有利于螢火蟲(chóng)生物多樣性的保護。
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