植保所紅火蟻防控科技創新中心首次揭示Sifor基因調控紅火蟻工蟻的個體分工
近日,必威betways 植物保護研究所紅火蟻防控科技創新中心在農林學領域TOP期刊Pest Management Science (中科院一區,IF=4.845)上發表題為“Role of foraging gene in worker behavioral transition in the red imported fire ant,Solenopsis invicta(Hymenoptera: Formicidae)”的論文(文章鏈接:https://doi.org/10.1002/ps.6921)。陳潔博士和華南農業大學周陽陽博士研究生為論文共同第一作者,陳潔博士和呂利華研究員為論文共同通訊作者。
紅火蟻(Solenopsis invicta)是世界上最重要的100種入侵生物之一,是一種對農業生態環境和公共安全造成嚴重威脅的外來有害生物。紅火蟻之所以擴散快、易暴發成災,主要的一個原因在於其特殊的生物學特性和高度的社會合作,屬於典型的社會性昆蟲。工蟻一生會承擔多種任務分工,由基因和環境共同影響。紅火蟻工蟻承擔的分工與發育時間有關,隨著工蟻羽化後成蟲生長發育時間,它們逐漸可被分為具有照顧後代行為的“育幼蟻”和負責巢外搜尋和覓食行為的“覓食蟻”。研究表明,紅火蟻工蟻的育幼、覓食功能有轉化現象,但目前對其內在的分子調控機理尚不清楚。
本文通過生物化學、分子生物學及行為學等技術手段,分析了Sifor基因在生物進化中的作用,明確了Sifor基因和其編碼蛋白PKG在紅火蟻不同品級和分工亞型中的時空分布,基於Sifor基因的dsRNA飼喂法初步實現了紅火蟻覓食型工蟻和育幼型工蟻的相互轉換。該研究首次報道了社會性昆蟲中高度保守的for基因可以調控紅火蟻工蟻個體分工的分子機製。同時,自然環境下,添加含Sifor基因dsRNA的液體餌劑更容易通過社會性昆蟲的交哺行為在整個蟻巢傳遞,從而降低工蟻出巢覓食能力及活動強度,為篩選紅火蟻綠色高效生物餌劑提供了新的思路。
該研究得到了國家重點研發項目(2021YFD100102)和廣東省自然科學基金(2021A1515012060)等項目的共同資助。