德国小蠊的Br–C复合体和翅膀发育研究

在半变态昆虫中，转录因子广泛复合物（Br–C）促进若虫期的翅膀生长和发育。该研究以德国小蠊为模型，探讨Br–C是否能启动翅膀的发育。

结果表明，一龄若虫在这三个胸段中有其独特的身份。在胚胎发生过程中，Br–C和一些翅膀相关基因的表达呈现两个匹配波。第一次发生在胚芽带形成之前，这可能涉及建立各种发育领域，包括潜在的“翅膀领域”，第二次发生在器官发生周围，可能涉及翅膀发育的启动。

图 1. Broad复合物（Br–C）和翅膀相关基因的表达

然而，Br–C在早期胚胎发育中的表达集中在发育中的中枢神经系统，因此与典型的翅膀相关基因残余基因的表达不共定位，该基因表达在胸段和腹段的边缘。这表明Br–C在早期胚胎发生中并不特别参与潜在“翼场”的建立。

图 2. 原位杂交（ISH）在德国小蠊胚胎中定位所选转录本

此外，Br–C的母体RNAi耗尽了Br–C表达的第一波，但不影响翅膀相关基因的早期表达。由于母体Br–C RNAi没有耗尽Br–C的第二个表达波，我们无法评估Br–C是否参与翅膀发育的启动。

图 3. 母体RNAi对德国小蠊Br–C复合物和翅膀发育相关基因表达的影响

利用RNAi抑制若虫Br–C和Scr的表达，表明Br–C有助于形成异位翅膀结构，当Scr减少时，这些结构在前胸发育。

图 4. RNAi抑制Br–C和Scr对德国小蠊翅膀相关基因表达和前胸表型的影响

受Br–C RNAi影响最明显的基因是nubbin（nub），它在若虫中对翅膀生长至关重要。

图 5. nub基因在德国小蠊中的表达模式及若虫RNAi该基因后的影响

综上所述，这些结果表明，Br–C对“翼场”的建立并没有特异性的贡献，但在随后的翅膀发育过程中，它似乎确实很重要，可以增强翅膀相关基因的表达，尤其是nub。

这支持了Br–C可能促进了全代谢的进化。然而，毫无疑问，其他因素也促成了这一演变。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ibmb.2022.103798