华中农业大学博士生（入职湖南农业大学）以第一作者身份在国际权威期刊（IF=10.6）上发表研究论文

近日，华中农业大学植物科学技术学院昆虫行为调控与资源利用团队王小平课题组在PNAS发表题为“Noncanonical action of circadian clock genes controls winter diapause entry via the NuA4/TIP60 complex in Harmonia axyridis”的研究成果。该研究揭示了生物钟基因通过一种非传统机制，调控昆虫应对寒冷冬季的“滞育”（类似于冬眠）过程，为理解昆虫季节性适应机制提供了新视角，并在昆虫资源的开发与管理中具有潜在应用价值。

许多昆虫在冬季会进入一种休眠状态——滞育，以应对低温和资源短缺等环境挑战。光照时长的变化是昆虫感知季节转换、尤其是冬季来临的重要线索。具有冬季滞育特性的昆虫通常在短日照条件下被诱导进入滞育状态。异色瓢虫Harmonia axyridis是一种应用广泛的生物防治天敌，在控制蚜虫、粉虱等重大农业害虫中发挥着重要作用。该昆虫能感知短日照和低温，从而进入生殖滞育状态。如果能精准操控其滞育过程，就有望延长其“货架期”，提升生防产品的保存和使用效率。因此，挖掘调控滞育的新型分子和机制，对于优化异色瓢虫的生防潜力具有重要的科学价值和应用前景。

科学界普遍认为昆虫通过生物钟进行昼夜节律的“计时”感知冬季短日照信号，随后将信号传递给下游的内分泌器官以调节激素含量，使昆虫做出积累营养、提高抗性、发育停滞等生理变化从而进入滞育状态。然而，研究团队发现异色瓢虫的核心生物钟基因Clock (Clk) 和cycle (cyc) 实际上并不是通过昼夜节律的“计时”来发挥作用，而是以一种“非典型”的方式直接作用于外周内分泌器官，调控昆虫体内的激素水平，从而控制其是否进入滞育。

研究人员首先发现短日照条件下Clk和cyc的表达显著低于长日照条件，二者的表达量下降可以诱导异色瓢虫进入滞育。然而，尽管Clk和cyc的表达水平受光周期调控，但并不表现出明显的节律性振荡，表明它们的作用独立于经典生物钟机制。进一步研究发现一个关键的表观遗传因子DMAP1具有与Clk和cyc高度一致的滞育调控功能。深入研究发现DMAP1可以作为“桥梁”介导CLK-CYC与NuA4/TIP60组蛋白乙酰转移酶复合体直接发生物理结合，且CLK-CYC-NuA4/TIP60复合体可以特异性地在内分泌器官咽侧体中调节保幼激素合成。

综上，该研究提出生物钟基因调控昆虫滞育的一个全新调控模型：昆虫感知到短日照信号后，Clk和cyc表达下降，导致CLK-CYC-NuA4/TIP60复合体活性降低，从而抑制保幼激素合成并诱导进入滞育状态。这一机制不仅揭示了生物钟基因在滞育调控中“超越节律”的功能，还表明了表观遗传修饰如何与内分泌信号相互作用，调控昆虫的发育可塑性。该研究不仅深化了我们对昆虫季节性适应机制的理解，也为调控生防瓢虫的“货架期”提供了潜在的分子靶点。

华中农业大学植物科学技术学院已毕业博士生高俏（现为湖南农业大学植物保护学院教师）和已毕业硕士生代一斐为论文共同第一作者，王小平教授和加拿大阿尔伯塔大学刘文博士为论文共同通讯作者。华中农业大学在读博士生赵玉莲、李雪，已毕业博士生安颢敏，加拿大阿尔伯塔大学Kirst King-Jones教授以及华中农业大学植物科学技术学院王佳璐高级实验师为研究提供了重要支持与指导。该研究得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金以及加拿大自然科学与工程研究委员会（NSERC）等项目的资助。