近日，學(xué)校農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江上游傳粉昆蟲(chóng)資源保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室許金山、周澤揚(yáng)團(tuán)隊(duì)，在國(guó)際進(jìn)化生物學(xué)領(lǐng)域權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Molecular Biology and Evolution》（IF=11，生物學(xué)一區(qū)TOP期刊）發(fā)表了最新成果。論文題目為“Comprehensive genomic analysis reveals novel transposable element-derived miRNA regulating caste differentiation in honeybees”。研究生姜衍為論文的第一作者，許金山教授為通訊作者，重慶師范大學(xué)為唯一完成單位。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家蜂產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)和重慶市自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。該研究首次揭示了轉(zhuǎn)座元件介導(dǎo)的表觀遺傳調(diào)控在蜜蜂種姓分化上起到了重要作用，為理解社會(huì)性昆蟲(chóng)表觀遺傳機(jī)制提供了新見(jiàn)解。
在該項(xiàng)研究中，團(tuán)隊(duì)成員通過(guò)全基因組分析，鑒定出一種西方蜜蜂（Apis mellifera）基因組中特有的轉(zhuǎn)座子ApMETm15及其衍生的miRNA（ame-mir-3721-3p）。通過(guò)時(shí)空表達(dá)分析、靶基因預(yù)測(cè)和熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)等多種方法，研究人員確認(rèn)ame-mir-3721-3p能特異性結(jié)合并抑制DNA甲基化酶基因DNMT3的表達(dá)，該基因編碼一種關(guān)鍵的表觀遺傳調(diào)控酶，負(fù)責(zé)催化DNA胞嘧啶第5位碳原子的甲基化修飾，進(jìn)而影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)，并調(diào)控下游保幼激素和蛻皮激素信號(hào)通路相關(guān)基因表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，ame-mir-3721-3p的過(guò)表達(dá)顯著抑制DNMT3表達(dá)，并顯著上調(diào)卵黃蛋白前體基因(Vg)的表達(dá)，同時(shí)抑制保幼激素酸甲基轉(zhuǎn)移酶基因(JHAMT)和兩個(gè)蛻皮激素受體基因(EcrA/B)的表達(dá)，構(gòu)建了一個(gè)完整的表觀遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)蜜蜂的種姓分化。研究人員進(jìn)一步合成了miRNA模擬物，通過(guò)表型觀測(cè)與分子鑒定，驗(yàn)證了其蜜蜂幼蟲(chóng)L3期即種姓分化關(guān)鍵窗口期發(fā)揮作用，調(diào)節(jié)了出房蜂的卵巢發(fā)育。
該研究揭示了轉(zhuǎn)座元件介導(dǎo)的表觀遺傳調(diào)控在社會(huì)性昆蟲(chóng)發(fā)育中的關(guān)鍵作用，轉(zhuǎn)座元件衍生的miRNA影響蜜蜂種姓分化的表觀遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)，為蜜蜂種姓命運(yùn)定向干預(yù)提供了精準(zhǔn)靶點(diǎn)。未來(lái)基于該靶標(biāo)的干預(yù)策略，有望實(shí)現(xiàn)蜂王卵巢發(fā)育的精準(zhǔn)調(diào)控，在蜜蜂遺傳改良方面具有重要的應(yīng)用前景。
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https://academic.oup.com/mbe/advance-article-abstract/doi/10.1093/molbev/msaf074/8098707?utm_source=advanceaccess&utm_campaign=mbe&utm_medium=email
