Hox基因(即同源异形基因)是一类在进化上高度保守的发育调控基因,沿着驱体轴线控制动物各部位的发育,其突变会导致对应体节组织器官发生同源异型转化等异常表型。

Hox基因最早在果蝇中发现。关于Antp与昆虫翅的关系,Nature杂志上曾发表过2篇论文,分别报道了果蝇(1995)和赤拟谷盗(2005)的Hox基因族成员Antp虽在胸部表达,但不参与翅的形态发生,而Hox基因Ubx基因只决定后翅的形态。因此长期以来,科学家们普遍认为昆虫前翅发育不受Hox基因调控(即“Hox-free”)。

2022年1月28日,发育生物学Top期刊Development在线发表了基地科研团队题为The Hox gene Antennapedia is essential for wing development in insects的研究论文。该研究挑战了国外权威学者的研究结论,受到国际同行认可:以家蚕、果蝇和赤拟谷盗为研究对象,揭示Antp对昆虫翅的发育不可或缺,昆虫前翅的发育不是“Hox-free”。

研究表明,在家蚕、果蝇和赤拟谷盗中敲低或敲除Antp基因后会导致成虫翅变小,且呈卷曲皱缩状。进一步研究揭示,Antp通过直接调节翅原基中蜕皮激素合成基因Shade的表达,从而调控翅原基中蜕皮激素20-羟基蜕皮酮(20E)的含量,进而调节昆虫变态过程中翅的发育;同时,Antp也能直接通过与翅发育相关基因(如表皮蛋白基因)的顺势调控原件结合调控翅的发育。该研究不但提供了Hox基因Antp对昆虫翅发育不可或缺的新认识,而且深入解析了Antp基因调控昆虫翅发育的分子机理。

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