直腸二型和蛋白消化途徑共同調控實蠅信息素合成

華南農業大學植物保護學院教授程代鳳團隊研究揭示了重大入侵害蟲橘小實蠅Bactrocera dorsalis（Hendel）在性信息素合成上的雌雄二型差異及調控機制，即直腸性二型和蛋白質消化途徑共同調控雄性橘小實蠅性信息素合成。相關成果10月8日發表于《先進科學》（Advanced science）。

論文共同第一作者、華南農業大學-韶關學院博士后創新實踐基地博士后陳敬祥表示，性二型現象對于眾多動物物種的交配與繁殖是至關重要的作用。然而，目前對于導致上述性別差異現象的分子機制的理解仍然相當有限。

程代鳳團隊前期研究發現，橘小實蠅中特定的性信息素[三甲吡嗪（TMP）與四甲基吡嗪（TTMP）]被證實是由雄性個體直腸內芽孢桿菌所合成。值得注意的是，在雌性直腸中存在與雄性直腸內同樣豐度的芽孢桿菌，卻未能檢測到TMP和TTMP，這一發現表明性信息素合成過程中存在性別差異。

為了探究雌雄兩性在性信息素（TMP與TTMP）合成機制上的差異，程代鳳團隊采用解剖學觀察與前體物質量化分析后發現雌雄兩性在直腸結構和銨含量上存在顯著差異。進一步通過體外與體內實驗確認了銨在促進直腸芽孢桿菌合成性信息素過程中扮演著不可或缺的角色。

此外，利用雌雄直腸的比較轉錄組分析發現蛋白質消化通路中兩個關鍵基因——羧肽酶B（carboxypeptidase B）與肽轉運體（peptide transporter）——在雄性直腸中的表達水平顯著高于雌性。基因沉默上述兩個基因后發現能顯著降低了直腸內的銨濃度，從而影響了雄性直腸中性信息素的正常合成。

論文通訊作者程代鳳表示，該研究不僅深化了對昆蟲內部器官性別二態性的理解，還明確結構、物質和基因三個水平的性別差異在橘小實蠅雄性性信息素合成途徑中的關鍵作用，為探索橘小實蠅雄性性信息素合成的復雜分子機制提供了重要見解。

上述研究得到國家自然科學科學基金、國家重點研發計劃等項目的支持。

相關論文信息：https://doi.org/10.1002/advs.202407353