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昆蟲體色的改變 有時會致命

日期:2010-07-09 09:32:51


美麗的蝴蝶,漂亮的七星瓢蟲,都是人們贊美的對象。而事實上,昆蟲豐富的色彩,并不僅僅是為了“好看”。對于昆蟲自身而言,體色和斑紋在躲避天敵、求偶和適應(yīng)環(huán)境等方面都有重要作用。

西南大學(xué)家蠶基因組研究團隊利用家蠶進行研究發(fā)現(xiàn),昆蟲體色的改變,有時會非常致命。該成果近日在國際著名學(xué)術(shù)期刊PNAS上在線發(fā)表家蠶剛孵化時形如螞蟻,故稱蟻蠶。正常蟻蠶體色為黑色,一種伴性赤蟻(sch,sex-linked  chocolate)突變,純合型具有巧克力色的體色。由于該基因位于家蠶Z染色體上,所以雜合型只有雌蠶變成了巧克力色,而雄蠶仍然為黑色。然而,雌蠶“美麗變身”的代價十分慘重:失去了對高溫的耐受能力,遇高溫則會因不能孵化而死亡。為何顏色的改變會帶來如此嚴(yán)重的后果,其原因一直不明。

該團隊劉春等通過定位克隆的方法,對該基因分離群體進行連鎖分析,最后鎖定了sch突變基因所在區(qū)域。經(jīng)過努力,最終確定了該突變?yōu)榧倚Q編碼酪氨酸羥化酶基因(Th,tyrosine  hydroxylase)調(diào)控區(qū)域突變所致:在sch突變及等位致死突變中,兩個不同類型的轉(zhuǎn)座子分別通過重組替換和插入方式破壞該基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列,導(dǎo)致BmTh基因的表達量變化,降低了由酪氨酸生成多巴的反應(yīng),最終給家蠶帶來致命影響。

該研究發(fā)現(xiàn)的酪氨酸羥化酶是位于黑色素合成途徑中的第一個關(guān)鍵酶。黑色素與其它色素一起構(gòu)成了昆蟲,特別是蝴蝶豐富的斑紋和體色。劉春等人的研究還表明,家蠶Th基因突變位點所在的調(diào)控區(qū)域可能具有高溫應(yīng)激功能,行使高溫刺激下增加基因表達量,以彌補因高溫帶來的酶活性損失的功能。這一結(jié)果暗示了自然界中昆蟲體色斑紋受環(huán)境因素等影響的一個重要機制,并對人們深層次認(rèn)識昆蟲色素功能具有重要的參考價值。

由西南大學(xué)家蠶基因組團隊代方銀等完成的另一個家蠶色素合成相關(guān)突變,即家蠶暗化型(mln)突變基因的定位克隆研究,也于今年發(fā)表于JBC上。兩篇論文都得到了國家“973”計劃等項目的資助。這也是該團隊在“發(fā)現(xiàn)基因,研究基因,利用基因”方面的又一個重要進展。

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