昆虫性别决定初始信号是调控昆虫性别分化的关键。在地中海实蝇中Y染色体连锁的雄性决定因子Maleness-on-the-Y (MoY)是决定雄性性别发育的初始基因,该基因调控性别决定的功能在部分实蝇科昆虫中保守,然而目前仍未鉴定出瓜实蝇(Zeugodacus cucurbitae)性别决定初始信号。
为了探究瓜实蝇的性别决定初始信号,我们克隆并鉴定了MoY在瓜实蝇中的同源基因,ZcMoY。ZcMoY全长438 bp,编码70个氨基酸。同源比对发现ZcMOY蛋白与桔小实蝇同源蛋白BdMOY显示出72.6%的序列保守性,MOY的两个区域(KXNSRT和EXXKL)在实蝇科各物种之间保守。
通过RT-PCR技术探究ZcMoY在瓜实蝇发育过程以及不同组织中的表达模式,发现ZcMoY在胚胎发育早期1 h开始转录,3 h达到顶峰,之后逐渐减弱;幼虫期、蛹期、成虫期均没有检测到ZcMoY的表达;检测ZcMoY在羽化第一天的雄性成虫各组织中的表达情况,发现ZcMoY在精巢中的表达量最高,头部、中肠、马氏管等组织中有微弱表达。通过RNA干扰下调早期胚胎中ZcMoY的表达水平,发现雄性发育受到抑制,性别比例发生偏移,超过70%的个体发育为雌性或间性;间性个体呈现出异常的内外生殖器,同时兼具雌性和雄性的特征。随机选取部分RNAi胚胎发育而来的雌性成虫进行生殖能力测定,发现部分雌虫不能产卵;进一步通过PCR对这部分雌虫进行基因型分析,发现其基因型为XY型。
本研究通过对瓜实蝇MoY同源基因ZcMoY的鉴定,证明了性别决定初始信号MoY在实蝇科昆虫中的保守性。基因表达模式和沉默ZcMoY的结果表明,ZcMoY在瓜实蝇早期胚胎雄性性别发育中起关键作用。
本研究鉴定了瓜实蝇的性别决定初始信号并对它进行了功能阐释,不仅丰富了瓜实蝇性别决定机制的研究,并为利用该基因开发瓜实蝇的遗传防控品系奠定了基础。
引用本文 >>> FAN Zi-zhen, MA Qin, MA Si-ya, CAO Feng-qin, YAN Ri-hui, LIN Xian-wu. 2022. Maleness-on-the-Y (MoY) orthologue is a key regulator of male sex determination in Zeugodacus cucurbitae (Diptera: Tephritidae). Journal of Integrative Agriculture, in press.
Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 由中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院与中国农学会主办,中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊,月刊。创刊于2002年,主编为中国工程院院士、中国农业科学院副院长王汉中。JIA主要栏目有作物学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、资源环境、食品科学、农业经济与管理等,刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD)平台OA出版。最新SCI影响因子2.848,位于SCI-JCR农业综合学科Q1区,中科院分区农林类期刊二区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。
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