近日，我院魏琮教授課題組在昆蟲學(xué)期刊《Insect Biochemistry and Molecular Biology》發(fā)表題為“Functional and evolutionary implications of protein and metal content of leafhopper brochosomes”研究論文,。袁飛敏博士為第一作者,，魏琮教授為通訊作者。
半翅目Hemiptera的角蟬總科Membracoidea是昆蟲綱物種多樣性最豐富的類群之一,，全世界已知2.7萬多種,。該類昆蟲因3對足（腿）上長滿成排剛毛,，易與其他昆蟲相區(qū)別。它們可用剛毛將排泄的微小顆粒狀“網(wǎng)粒體（brochosome）”涂抹于全身或卵的表面,，進行“美容”或損傷修復(fù),，并保護身體免遭病原菌、捕食者或寄生物危害,。網(wǎng)粒體由其排泄器官馬氏管分泌合成,，該器官相當(dāng)于高等動物的腎臟。
該研究在測定了條沙葉蟬 Psammotettix striatus 網(wǎng)粒體化學(xué)組成基礎(chǔ)上,，鑒定,、分析了參與網(wǎng)粒體蛋白合成的特有基因，并通過形態(tài)學(xué),、行為學(xué)和系統(tǒng)發(fā)育分析,，探討了網(wǎng)粒體蛋白合成與昆蟲食物、馬氏管形態(tài)功能特化,、行為分化及內(nèi)共生菌之間的潛在相關(guān)性,。研究結(jié)果表明，網(wǎng)粒體主要由甘氨酸,、酪氨酸富集的蛋白質(zhì)組成,，并含有Cr、Ti,、Fe等金屬元素（圖1）,。網(wǎng)粒體蛋白含蟲體非必須氨基酸和食物中缺乏的必需氨基酸，部分必需氨基酸只能依靠相關(guān)內(nèi)共生菌獲得,；參與網(wǎng)粒體蛋白合成的基因只在馬氏管膨大的腺體段特異性高表達,，表明網(wǎng)粒體在該段合成（圖2）。馬氏管的形態(tài),、功能特化（合成網(wǎng)粒體）與足的形態(tài)功能特化（涂抹網(wǎng)粒體）,，協(xié)同促進了角蟬總科昆蟲對不同生境的適應(yīng)，也促進了該類昆蟲的多樣性分化,，使其成為昆蟲綱中物種多樣性最豐富的類群之一,。
圖1 網(wǎng)粒體合成、化學(xué)組成及參與網(wǎng)粒體蛋白合成的基因在馬氏管不同區(qū)段的表達
圖2 半翅目系統(tǒng)演化（左）與網(wǎng)粒體蛋白組成（中）,、馬氏管分化,、棲息地分化（右）的相關(guān)性
這項研究揭示的昆蟲馬氏管多態(tài)性和進化可塑性，對進一步深度解析半翅目昆蟲的系統(tǒng)演化,、排泄器官的形態(tài)與功能特化及其適應(yīng)性進化,，提供了新的信息。
太陽集團8722網(wǎng)站碩士生蘇珉靖,、李甜甜,，昆蟲學(xué)科張雅林教授,，美國伊利諾伊大學(xué)Christopher H. Dietrich教授，英國自然歷史博物館Michael D. Webb研究員共同完成該研究,。俄羅斯古生物研究所Roman A. Rakitov研究員和我院樊永亮研究員對這項研究提供了大力幫助,。該研究得到國家自然科學(xué)基金面上項目（32270496、32070476）資助,。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ibmb.2023.103962
編輯：劉小鳳
審核：郭 軍
