中国农业科学院植保所阐明己糖激酶作为精液蛋白增强广聚萤叶甲适合度的分子机制

　　近日，中国农业科学院植物保护研究所农业入侵生物预防与监控创新团队在《Entomologia Generalis》（IF=6.9，昆虫学Top期刊）发表题为“Male-specific”“” hexokinase functions as a seminal fluid protein to enhance insect fitness“的研究论文。该研究鉴定了己糖激酶作为精液蛋白在广聚萤叶甲的交配过程中被转移，揭示了其作为雄性特异性生殖投资增强配偶适合度的分子机制。

 

　　豚草 Ambrosia artemisiifolia 原产于北美洲，是一种重大恶性入侵杂草，在我国的入侵区域造成了极其严重的危害。广聚萤叶甲 Ophraella communa 是豚草专一性天敌，对我国南方十几个省区市的豚草均具有显著的持续控制作用，有效遏制了豚草种群的扩张和蔓延。本团队成员长期致力于广聚萤叶甲的繁殖生物学研究，发现雄性作为生殖投资者在其种群繁衍中具有决定性作用。精液蛋白（SFPs）作为生殖投资的主要贡献，越来越多的证据强调了雄性特异性精液蛋白在动物性选择和生殖中的重要作用。然而，由于SFPs种类的复杂性，其调控配偶生殖的潜在机制尚不清楚。

 

　　研究人员基于蛋白组学、转录组学、qPCR、Western blot和免疫定位等发现广聚萤叶甲中存在一种于雄性精巢中特异性表达的己糖激酶（Hexokinase, HK），并证明其在交配的过程中由精巢传递至雌虫的交配囊腔及外周区域，结合雄虫HK-RNAi的研究结果，证明了HK作为一种新型的、保守的SFP蛋白，可以增强配偶的生殖力。SFPs作为生殖适应性的中心介质，通过与雌性来源的分子相互作用来调节关键的生殖过程。经比较转录学筛选，发现广聚萤叶甲HK调控雌虫关键生殖因子 Ap-like （ Apolipophorin-like ）基因的表达， Ap-like 进一步激活三酰甘油脂肪酶（Triacylglycerol lipase, TGL）的表达，影响了生殖系统与脂肪体中的甘油三酯含量，从而调控雌性生殖能力。研究结果强调了动物HK家族在SFPs范畴中的新功能。此外，新鉴定的HK/Ap-like/TGL调控级联也为SFPs功能机制的研究提供了新的思路。

 

　　植保所在站博士后张燕为论文第一作者；中国农业科学院植物保护研究所周忠实研究员为论文的通讯作者；中国农业科学院植物保护研究所助理研究员杨景芳、博士后马超、博士田镇齐，博士生陈广梅，硕士生张清璐，华中农业大学植物科学技术学院马伟华教授，广西农业科学院植物保护研究所陈红松研究员和高旭渊副研究员参与了部分工作。该研究得到国家自然科学基金项目（32172494, 31972340）和国家自然青年科学基金项目（32102292）的支持。

 

　　论文DOI: 10.1127/entomologia/2023/2026