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我国科学家发现了控制稻飞虱翅型分化的“开关”

生命科学部 罗晶 谭新球 杜生明

  2015年3月26日,Nature发表了浙江大学张传溪团队的研究成果“Two insulin receptors determine alternative wing morphs in planthoppers”。该研究以水稻重要害虫褐飞虱为研究对象,围绕昆虫翅型分化的机制这一科学问题,发现了控制稻飞虱长短翅型可塑性发育的分子“开关”,提出了2个胰岛素受体分别正负调控昆虫翅型分化的信号通路模型,这一研究结果从分子机制上揭示了昆虫翅型分化的本质。

  褐飞虱是水稻生产中的重要害虫,除直接取食危害外,还可传播多种病毒病,对水稻生产造成严重威胁。褐飞虱是典型的翅二型昆虫,会产生长翅和短翅2种类型(见图1)。长翅型成虫每年从东南亚国家经长距离迁飞进入我国,近年来频频爆发成灾,翅可塑性发育是其能成为一种“国际性、迁飞性、爆发性、毁灭性”大害虫的重要因素。

  张传溪教授团队发现了稻飞虱脑部分泌的两种不同类型的胰岛素受体(InR1和InR2)是控制稻飞虱翅型分化的“开关”,即通过磷脂酰肌醇-3-羟基激酶/蛋白激酶B信号传导通路(PI(3)K-Akt)激活了InR1受体而抑制了InR2受体,则表现为长翅型;反之,则表现为短翅型。据此,提出了2个胰岛素受体分别正负调控昆虫翅型分化的信号通路模型(见图2)。研究同时发现,水稻害虫白背飞虱和灰飞虱的翅型分化同样受InR1和InR2调控。这一研究结果不仅在分子水平上揭示了控制稻飞虱翅型分化的“开关”,而且对水稻迁飞性害虫预警与综合防治也具有重要的科学价值。

  该研究得到了国家自然科学基金(31272374、31201509、31471765)等项目资助。

  论文连接:(http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14286.html)。

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