华南师范大学李胜教授团队在国际著名期刊Molecular Biology and Evolution上发表重要研究成果阐明蟑螂等害虫的高温高湿适应性机理

2022年2月22日,国际著名期刊Molecular Biology and Evolution(分子生物学与进化)在线发表了华南师范大学生命科学学院、昆虫科学与技术研究所李胜教授团队的研究论文“Convergent adaptation of ootheca formation as a reproductive strategy in Polyneoptera”(复新翅亚部卵鞘趋同进化的适应性生殖策略)(DOI:10.1093/molbev/msac042 )。

热带和亚热带地区包括草地贪夜蛾和小菜蛾等重大害虫在内的绝大多数昆虫均产单个卵而不产包裹多个卵的卵鞘,而复新翅亚部的蟑螂、螳螂和蝗虫等少数昆虫产生卵鞘以包裹多个卵。卵鞘产生的环境驱动因素、选择压力、分子机制和生物学意义是什么?卵鞘在进化上隐藏着哪些奥秘,具体进化规律是什么?这些重要的科学问题常年来一直困扰着昆虫学家和进化生物学家。本文采用多组学技术、功能验证和化石证据揭示了复新翅亚部两个产卵鞘的主要类群------网翅总目(蟑螂+螳螂)和蝗虫卵鞘的蛋白和化学成分、形成机制、生理功能、以及趋同演化机理(图 一)。本研究取得了两个相辅相成的原创性和突破性成果:首先,从分子层面上阐释了美洲大蠊雌性粘液腺产生多种卵鞘蛋白和小分子化合物,在产卵过程中包裹~16粒卵,经黑化和硬化后形成致密有弹性的卵鞘,以减少卵的水分丢失而保护胚胎发育,从而适应高温高湿的恶劣环境,进一步诠释了“蟑螂为小强”的分子奥秘。同时,从发育-进化生物学(evo-devo)角度揭示了在白垩纪晚期-侏罗纪早期,网翅总目和蝗虫为了适应高温高湿环境而独立形成卵鞘而发生趋同演化,揭示了复新翅亚部中卵鞘趋同进化的这一重要适应性生殖策略,深入认识了现生蟑螂、螳螂和蝗虫适应热带和亚热带的分子机制和进化规律。本研究还为害虫生物防治提供了特异性的分子靶标,有利于研发安全绿色的蟑螂等重大害虫的防控方法和策略,具有非常重要的社会、生态、经济和科学意义。

Molecular Biology and Evolution为进化生物学领域国际顶尖学术期刊,2021年最新发布的影响因子为16.24。都二霞(华南师范大学副研究员)、王帅(2018级硕士生)、栾云霞(华南师范大学研究员)、周财胜(2019级硕士生)、李昭昕(李胜教授的博士生)为共同第一作者,李胜教授、李娜(华南师范大学特聘研究员)、周树堂(河南大学教授)为共同通讯作者,华南师范大学为该论文的第一作者和第一通讯作者单位。该研究得到了岭南现代农业实验室、国家自然科学基金、广东省和深圳市等科技项目的资助,还得到了多位国内外合作伙伴的支持和帮助。

全文链接:DOI:10.1093/molbev/msac042

 

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原文链接:https://news.scnu.edu.cn/49188

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