2021年11月26日，甯波大學陳劍平院士/張傳溪/李俊敏的植物病毒媒介昆蟲團隊在Science Advances上線上發表了題為“A feminizingswitchin a hemimetabolous insect”的研究論文。文章報道了參與褐飛虱雌性決定的因子Nlfmd及其配體蛋白Nlfmd2，并通過體外驗證了複合體NlFMD/NlFMD2是通過結合在雌性雙性基因特異性外顯子4上的重複元件(G/A)AAGAA來調控褐飛虱雙性基因的雌性特異性可變剪接，進而調控褐飛虱雌蟲的發育，該研究揭示了昆蟲雌性性别決定的一種新的分子機制。
性别分化是生殖細胞在性别決定的基礎上，進行雌性或者雄性特異性發育的過程。昆蟲是生物界種類最多的群體，擁有複雜而多樣的生殖方式，與此同時也進化出複雜而精細的性别決定機制。Doublesex基因被認為是昆蟲性别決定通路中最為保守的一環，上遊基因通過調控Doublesex的雌雄特異性可變剪接來實作性别特異性發育，但目前Doublesexpre-mRNA受到調控的分子機制可參考模型比較單一（來自黑腹果蠅），其它昆蟲的調控模式是否與果蠅完全一緻對研究昆蟲性别決定具有重要意義。
半翅目昆蟲是進化上相對于雙翅目更為古老的一類昆蟲，同時也是危害糧食作物害蟲非常多的一個類群。研究團隊結合前期褐飛虱基因組和轉錄組的研究成果，對褐飛虱胚胎早期基因進行了大規模RNAi篩選，成功找到了參與調控Doublesex可變剪接的兩個新基因Nlfmd和Nlfmd2。在若蟲期敲除Nlfmd和Nlfmd2後，雌蟲體内出現雄性特異性Doublesex的表達，并使得褐飛虱在羽化後出現雌雄嵌合體的表型，與此同時研究人員通過蛋白互作實驗證明了Nlfmd和Nlfmd2可以形成複合體。團隊成員通過體外建構人工Doublesexmini-genome成功在293T細胞系中模拟出雌性特異性和雄性特異性可變剪接。在293T細胞系中表達Nlfmd和Nlfmd2後，Doublesexpre-mRNA可變剪接中雌性可變剪接模式增加。進一步研究表明點突變雌性特異性外顯子4上的重複序列(G/A)AAGAA後，該調控作用消失，微量熱泳動分子互作實驗驗證了該結果。本研究明确了兩個新的參與性别決定的基因Nlfmd和Nlfmd2，并初步證明了Nlfmd/Nlfmd2複合體調控Doublesex的分子機制，說明在Doublesex可變剪接的調控也具有物種多樣性。稻飛虱是我國危害最大的害蟲，也是重要的傳播水稻病毒的媒介昆蟲，本研究成果将為未來利用昆蟲不育技術防治褐飛虱提供重要的基礎。
論文的第一作者為甯波大學卓繼沖博士，浙江大學的博士生張厚洪和胡慶齡為共同第一作者。甯波大學陳劍平院士、李俊敏研究員、張傳溪教授和弗吉尼亞理工大學屠志堅教授為共同通訊作者。甯波大學魯嘉寶、黃海劍、盧剛博士和研究所學生張岩、王海強，浙江大學張金利博士和研究所學生李晗婧、謝雨澄、王偉偉等也參與了部分研究工作。該研究項目得到了國家自然科學基金和中國博士後科學基金資助。
論文連結：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abf9237
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