新研究闡明蟑螂等害蟲的高溫高濕適應性機理

復新翅亞部中基于卵鞘形成的發育進化示意圖

2月22日，國際著名期刊《分子生物學與進化》在線發表了華南師范大學生命科學學院、昆蟲科學與技術研究所李勝教授團隊最新研究成果——復新翅亞部卵鞘趨同進化的適應性生殖策略。

熱帶和亞熱帶地區包括草地貪夜蛾和小菜蛾等重大害蟲在內的絕大多數昆蟲均產單個卵而不產包裹多個卵的卵鞘，而復新翅亞部的蟑螂、螳螂和蝗蟲等少數昆蟲產生卵鞘以包裹多個卵。卵鞘產生的環境驅動因素、選擇壓力、分子機制和生物學意義是什么？卵鞘在進化上隱藏著哪些奧秘，具體進化規律是什么？這些重要的科學問題常年來一直困擾著昆蟲學家和進化生物學家。

研究人員采用多組學技術、功能驗證和化石證據揭示了復新翅亞部兩個產卵鞘的主要類群——網翅總目（蟑螂+螳螂）和蝗蟲卵鞘的蛋白和化學成分、形成機制、生理功能以及趨同演化機理。

李勝對《中國科學報》表示，該研究取得了兩個相輔相成的原創性和突破性成果：一是從分子層面上闡釋了美洲大蠊雌性粘液腺產生多種卵鞘蛋白和小分子化合物，在產卵過程中包裹~16粒卵，經黑化和硬化后形成致密有彈性的卵鞘，以減少卵的水分丟失而保護胚胎發育，從而適應高溫高濕的惡劣環境，進一步詮釋了“蟑螂為小強”的分子奧秘；二是從發育-進化生物學（evo-devo）角度揭示了在白堊紀晚期-侏羅紀早期，網翅總目和蝗蟲為了適應高溫高濕環境而獨立形成卵鞘而發生趨同演化，揭示了復新翅亞部中卵鞘趨同進化的這一重要適應性生殖策略，深入認識了現生蟑螂、螳螂和蝗蟲適應熱帶和亞熱帶的分子機制和進化規律。

該研究還為害蟲生物防治提供了特異性的分子靶標，有利于研發安全綠色的蟑螂等重大害蟲的防控方法和策略，具有非常重要的社會、生態、經濟和科學意義。

相關論文信息：https://doi.org/10.1093/molbev/msac042