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我校科研团队揭示MicroRNA-1-3p参与调控橘小实蝇性别决定

核心提示: 2月18日,我校植科学院园艺与城市昆虫研究团队张宏宇教授课题组在Nature Communications在线发表研究论文,研究阐明了一种雄性性别决定分子机制的关键miRNAs及其作用机制。

图 橘小实蝇性别决定途径模式图

橘小实蝇性别决定途径模式图

南湖新闻网讯(通讯员 张振宇)2月18日,我校植科学院园艺与城市昆虫研究团队张宏宇教授课题组在Nature子刊Nature Communications在线发表题为“miRNA-1-3p is an early embryonic male sex-determining factor in the Oriental fruit fly Bactrocera dorsalis”的研究论文,首次在橘小实蝇中发现一种MicroRNA,miRNA-1-3p可通过抑制性别决定基因Transformer(tra)基因的表达,启动下游Bddsx基因的雄性选择性剪切,促进雄性性别分化,阐明了一种雄性性别决定分子机制的关键miRNAs及其作用机制。研究成果对阐述生物性别分化具有重要的科学意义,也为利用昆虫不育技术对橘小实蝇进行防治提供新思路。

性别分化是两性生物生殖繁衍的基础。昆虫拥有多种机制来决定性别,其中由Y染色体连接的雄性决定因子(M factor)是双翅目中比较重要的一种启动性别决定的初始信号,M因子通过调控下游性别决定基因Transformer(tra)的选择性剪切,进一步影响Doublesex基因性别特异性转录,调控胚胎向雌雄两种性别分化。MicroRNAs (miRNAs)是一类小的内源非编码RNAs,能够调控包括两性发育在内的多种生理过程。然而在橘小实蝇中,miRNAs是否参与性别调控,及其功能和作用方式仍不明确。

张宏宇教授团队通过对橘小实蝇胚胎性别决定关键时期进行Small RNAs测序、生物信息学分析筛选获得了靶向橘小实蝇tra(Bdtra)基因的miRNA-1-3p。通过双荧光素酶实验证明miR-1-3p能直接作用Bdtra,抑制其表达;随后通过胚胎注射胚胎注射miR-1-3p类似物和抑制剂、RNAi、CRISPR/Cas9基因编辑系统等方法进一步证实miR-1-3p通过转录后抑制Bdtra的表达,促进启动下游Bddsx基因的雄性选择性剪切,促进雄性性别分化,在橘小实蝇的雌雄分化中发挥了关键作用。该研究首次揭示了miR-1-3p参与调控橘小实蝇性别决定的机制,为性别决定机制研究提供重要依据和新见解;对阐述生物性别分化具有重要的科学意义;为构建转基因品系,利用昆虫不育技术防治害虫提供新思路,为害虫绿色防控提供技术基础

博士研究生彭威为论文第一作者,张宏宇教授为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、现代农业产业技术体系、国际原子能机构国际合作项目、国家自然科学基金等项目的资助。

审核人:张宏宇

论文链接https://www.nature.com/articles/s41467-020-14622-4

责任编辑:徐行
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