近日，中國農業科學院植物保護研究所農業入侵生物預防與監控創新團隊在《Entomologia Generalis》（IF=6.9，昆蟲學Top期刊）發表題為“Male-specific”“” hexokinase functions as a seminal fluid protein to enhance insect fitness“的研究論文。該研究鑒定了己糖激酶作為精液蛋白在廣聚螢葉甲的交配過程中被轉移，揭示了其作為雄性特異性生殖投資增強配偶適合度的分子機制。
豚草 Ambrosia artemisiifolia 原產于北美洲，是一種重大惡性入侵雜草，在我國的入侵區域造成了極其嚴重的危害。廣聚螢葉甲 Ophraella communa 是豚草專一性天敵，對我國南方十幾個省區市的豚草均具有顯著的持續控制作用，有效遏制了豚草種群的擴張和蔓延。本團隊成員長期致力于廣聚螢葉甲的繁殖生物學研究，發現雄性作為生殖投資者在其種群繁衍中具有決定性作用。精液蛋白（SFPs）作為生殖投資的主要貢獻，越來越多的證據強調了雄性特異性精液蛋白在動物性選擇和生殖中的重要作用。然而，由于SFPs種類的復雜性，其調控配偶生殖的潛在機制尚不清楚。
研究人員基于蛋白組學、轉錄組學、qPCR、Western blot和免疫定位等發現廣聚螢葉甲中存在一種于雄性精巢中特異性表達的己糖激酶（Hexokinase, HK），并證明其在交配的過程中由精巢傳遞至雌蟲的交配囊腔及外周區域，結合雄蟲HK-RNAi的研究結果，證明了HK作為一種新型的、保守的SFP蛋白，可以增強配偶的生殖力。SFPs作為生殖適應性的中心介質，通過與雌性來源的分子相互作用來調節關鍵的生殖過程。經比較轉錄學篩選，發現廣聚螢葉甲HK調控雌蟲關鍵生殖因子 Ap-like （ Apolipophorin-like ）基因的表達， Ap-like 進一步激活三酰甘油脂肪酶（Triacylglycerol lipase, TGL）的表達，影響了生殖系統與脂肪體中的甘油三酯含量，從而調控雌性生殖能力。研究結果強調了動物HK家族在SFPs范疇中的新功能。此外，新鑒定的HK/Ap-like/TGL調控級聯也為SFPs功能機制的研究提供了新的思路。
植保所在站博士后張燕為論文第一作者；中國農業科學院植物保護研究所周忠實研究員為論文的通訊作者；中國農業科學院植物保護研究所助理研究員楊景芳、博士后馬超、博士田鎮齊，博士生陳廣梅，碩士生張清璐，華中農業大學植物科學技術學院馬偉華教授，廣西農業科學院植物保護研究所陳紅松研究員和高旭淵副研究員參與了部分工作。該研究得到國家自然科學基金項目（32172494, 31972340）和國家自然青年科學基金項目（32102292）的支持。
論文DOI: 10.1127/entomologia/2023/2026
日期：2023-12-18
豚草 Ambrosia artemisiifolia 原產于北美洲，是一種重大惡性入侵雜草，在我國的入侵區域造成了極其嚴重的危害。廣聚螢葉甲 Ophraella communa 是豚草專一性天敵，對我國南方十幾個省區市的豚草均具有顯著的持續控制作用，有效遏制了豚草種群的擴張和蔓延。本團隊成員長期致力于廣聚螢葉甲的繁殖生物學研究，發現雄性作為生殖投資者在其種群繁衍中具有決定性作用。精液蛋白（SFPs）作為生殖投資的主要貢獻，越來越多的證據強調了雄性特異性精液蛋白在動物性選擇和生殖中的重要作用。然而，由于SFPs種類的復雜性，其調控配偶生殖的潛在機制尚不清楚。
研究人員基于蛋白組學、轉錄組學、qPCR、Western blot和免疫定位等發現廣聚螢葉甲中存在一種于雄性精巢中特異性表達的己糖激酶（Hexokinase, HK），并證明其在交配的過程中由精巢傳遞至雌蟲的交配囊腔及外周區域，結合雄蟲HK-RNAi的研究結果，證明了HK作為一種新型的、保守的SFP蛋白，可以增強配偶的生殖力。SFPs作為生殖適應性的中心介質，通過與雌性來源的分子相互作用來調節關鍵的生殖過程。經比較轉錄學篩選，發現廣聚螢葉甲HK調控雌蟲關鍵生殖因子 Ap-like （ Apolipophorin-like ）基因的表達， Ap-like 進一步激活三酰甘油脂肪酶（Triacylglycerol lipase, TGL）的表達，影響了生殖系統與脂肪體中的甘油三酯含量，從而調控雌性生殖能力。研究結果強調了動物HK家族在SFPs范疇中的新功能。此外，新鑒定的HK/Ap-like/TGL調控級聯也為SFPs功能機制的研究提供了新的思路。
植保所在站博士后張燕為論文第一作者；中國農業科學院植物保護研究所周忠實研究員為論文的通訊作者；中國農業科學院植物保護研究所助理研究員楊景芳、博士后馬超、博士田鎮齊，博士生陳廣梅，碩士生張清璐，華中農業大學植物科學技術學院馬偉華教授，廣西農業科學院植物保護研究所陳紅松研究員和高旭淵副研究員參與了部分工作。該研究得到國家自然科學基金項目（32172494, 31972340）和國家自然青年科學基金項目（32102292）的支持。
論文DOI: 10.1127/entomologia/2023/2026
日期：2023-12-18
