近日，中国计量大学生命科学学院教授林欣大以《细胞周期进程决定翅多型性昆虫褐飞虱的翅型》为题，在iScience上发表论文，揭秘褐飞虱翅芽发育的调控机制。

该论文是第一个报告翅多型性的比较发育研究，也是首次对发育成长翅型或短翅型，所必需的细胞分裂、细胞周期相关基因，以及细胞水平上控制翅型发育的机制进行的系统研究。“对于其他多型性昆虫细胞生物学机制研究而言，这个发现有着重要参考价值。”林欣大表示。

在翅多型性昆虫中，一个基因型可以产生两种或更多种不同的翅型，来适应特定环境。褐飞虱作为典型的翅二型昆虫，其翅型发育受到胰岛素信号传递途径和JNK信号传递途径等内分泌信号途径的控制，已是学界共识。

但是，“此前我们并不清楚在这些信号途径的下游，褐飞虱若虫的翅芽发育是如何受到调节和控制，并最终形成长、短翅型的。”林欣大说，通过研究发现，细胞分裂和细胞周期相关基因对于长翅的生长和发育是不可或缺的。长翅型成虫的翅芽发育特征，是其高度结构化的上皮层细胞具有微绒毛状结构，而短翅型成虫则无此微绒毛状结构。

细胞周期，是细胞由一次分裂到下一次分裂要经历的四个周而复始的阶段：间期1（G1）→合成期（S）→间期2（G2）→有丝分裂期（M )。间期是为合成期和有丝分裂期做准备的阶段。

“停滞于不同细胞周期，是在细胞水平上控制长、短翅型发育的关键。”课题组通过流式细胞和DNA分析发现，短翅型成虫的细胞主要停滞于细胞周期的G2/M期，而长翅型成虫的细胞则主要停滞在细胞周期的G1期。

林欣大表示，下一步将探索在褐飞虱中发现的调控机制，是否适用于其他多型性昆虫。

相关论文信息：https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(20)30224-8