华中农业大学教授以通讯作者身份发表《PNAS》

近日，华中农业大学植物科学技术学院王小平课题组在《PNAS》期刊上发表题为“Endocrine gland growth as the developmental switch for insect diapause”的研究论文。该研究发现：合成保幼激素（JH）的关键内分泌器官——咽侧体（CA）的生长状态，直接决定其激素合成能力，从而充当控制昆虫生殖滞育启动的“开关”。华中农业大学植物科学技术学院在读博士生王蔻为论文第一作者，王小平教授和加拿大阿尔伯塔大学刘文博士为该论文共同通讯作者。

该研究以十字花科蔬菜害虫大猿叶虫（Colaphellus bowringi）为模型，发现生殖与滞育个体之间咽侧体（CA）生长状态存在显著差异，并进一步解析了驱动这一差异的关键基因及其在生殖滞育启动中的作用机制。

研究人员首先比较了短日照（SD）与长日照（LD）条件下雌成虫CA的形态特征，发现SD个体CA生长活跃，细胞核显著增大，而LD个体CA始终维持低生长状态，该生长状态差异与JH合成能力高度一致。然而进一步分析表明，已报道调控JH合成的关键基因并不影响CA大小，提示在激素合成之前，已存在上游机制决定CA的生长状态及其激素合成能力。

为解析这一机制，研究人员构建了SD与LD条件下CA及全虫转录组数据库，以全虫为对照筛选在CA中特异表达且响应光周期信号的候选基因。在此基础上，结合基因差异分析与RNAi筛选（约54个候选基因），鉴定出两个关键转录因子——retn与vvl，二者均可特异调控CA生长状态与JH合成能力，从而决定生殖滞育是否启动。进一步研究发现，retn与vvl在SD条件下于CA细胞核中显著上调，且retn位于vvl上游调控其表达。通过对二者敲降后的转录组联合分析，并在23个候选基因中进一步开展RNAi筛选，最终鉴定转录因子emc为其共同下游靶标。上述三个基因（retn–vvl–emc）构成一个光周期敏感的转录级联，通过调控CA中的DNA复制活动，塑造其生长状态，进而决定JH合成能力并控制生殖滞育的启动。

该研究建立了“光周期信号—CA生长状态—生殖滞育”的关键联系，揭示了生殖滞育过程中CA功能受到器官生长状态与JH合成基因表达的多层级调控。在此基础上提出新的机制模型：环境信号通过塑造内分泌器官的生长状态，限制其激素合成能力，从而稳定调控昆虫的季节性生理变化。