论文部分内容阅读
发育一致性源于生物个体间变异较小的发育速率,它是动物聚集、迁移以及性成熟的基础。发育一致性是群体生活的动物保持群体内社会成员之间相互联系和适应周围环境变化的一种策略。以往关于发育一致性研究主要集中于生态学和生理学方面,然而,对于群体生物发育一致性分子机制还有待深入研究。 飞蝗依种群密度变化而具有表型多样性即群居型和散居型。与散居型飞蝗相比,群居型飞蝗具有更整齐的聚集迁飞行为及相对一致的性成熟速率。本研究中我们通过高通测序和实时定量PCR方法发现,群居型飞蝗卵发育速率比散居型更为整齐,并通过高通测序等方法发现一种microRNA(miRNA),miR-276在群居型卵巢和卵中都呈现出显著高于散居型的表达趋势。将群居型卵巢miR-276进行抑制后,导致后代卵的异时性孵化,而在散居型卵巢将miR-276过表达后可导致卵的同步孵化。体外荧光素酶实验和体内RNA免疫共沉淀实验证明,miR-276与一个辅转录激活子基因brahma(brm)直接互做。出乎意料的是,在S2细胞和飞蝗卵巢内,miR-276能激活brm的翻译。更进一步实验证明,将brm干扰不仅能导致群居型卵发育的异时性,并且能将散居型中由miR-276过表达导致的卵孵化一致性表型进行回复。从机制上来说,miR-276是通过识别miR-276与brm结合位点附近的二级结构即被称作茎环结构实现了对brm上调表达。很可能miR-276能够招募解旋酶来打开brm RNA茎环结构。茎环结构解开后能够增加brm RNA从细胞核到细胞质的转运,并且可能提高brm RNA翻译延伸过程,从而导致BRM上调。 本研究展示了飞蝗后代卵响应母代所经历的种群密度而发生的孵化时间分布变化。高种群密度刺激以及包括群聚信息素在内的群聚刺激很可能诱导神经系统到生殖系统的信号传导。进一步说,群聚刺激可能增加母代卵巢miR-276表达而上调brm,进而促进后代胚胎发育一致性。总之,我们的研究揭示了一种不同于传统模式的由miRNA介导的基因调控模式,为蝗灾爆发预测提供两型转变的重要特征,同时也为与生物一致性紧密联系的发育稳态调控及种群稳定性维持提供重要线索。