每日科研进展 l 2022.07.17 l 营养依赖性保幼激素促进蚜虫扩散-繁殖过渡期飞行肌退化

扩散是一种进化驱动力，从根本上决定了昆虫的分布、丰度和多样性，并在其在异质栖息地的持久性中发挥了关键作用。然而，扩散需要消耗能量，这就需要其与其他生理活动（如生殖）进行权衡。在找到合适的定殖环境后，扩散昆虫能够整合外部和内部环境信号，并保持系统的能量平衡，同时将资源转移到后代的生产上，而不是飞行。

许多翅膀二型昆虫在飞行能力和繁殖之间存在生命史权衡。蚜虫中有有翅蚜虫和无翅蚜，有翅蚜虫是由环境因素引起的，如拥挤和营养质量下降。当有翅蚜虫蜕皮成成虫时，蚜虫在飞行前不会进食。蚜虫飞到新的寄主植物并开始取食后，飞行肌肉退化，可能释放的资源分流到发育中的胚胎。

在昆虫中，飞行的丧失通常涉及扩散-繁殖转换，但其潜在的分子机制仍不清楚。在孤雌生殖豌豆蚜Acyrthosiphon pisum中，有翅雌性在飞行和取食新的寄主植物后开始飞行肌肉退化。类似地，局部对饥饿蚜虫施用保幼激素（JH）模拟物也会诱导飞行肌退化。

在该研究中，喂食上调JH受体基因Met和JH诱导基因Kr-h1在飞行肌肉中的表达，从而组织特异性增强JH敏感性和信号传导。

RNAi敲除Kr-h1可防止飞行肌变性。同样，通过药理学抑制TORC1靶点阻断营养信号，损害了喂食蚜虫飞行肌肉的JH敏感性，随后延迟了肌肉退化。

RNA序列分析表明，增强的JH信号抑制了参与TCA循环的基因的转录，很可能导致能量供应减少、线粒体功能障碍和肌纤维分解。

这项研究表明，营养依赖性激素敏感性以组织特异性的方式调节发育可塑性，强调了激素敏感性在调节激素信号中相对未被重视的机制。

原文链接：

https://doi.org/10.1242/dev.200891