近日，中科院大连化学物理研究所许国旺研究组与中科院动物研究所康乐研究组合作，首次发现了肉碱类代谢物在飞蝗两型转变过程中的关键调控作用。相关论文已在线发表在美国《国家科学院院刊》上。
据介绍，代谢组学作为系统生物学的分支，在生命科学研究中具有广阔的应用空间与巨大的实用价值。而飞蝗散居型和群居型之间的转变（型变）正是复杂生物现象的典型代表。
飞蝗是世界上最具破坏性的农业害虫之一。在特定的环境条件下，它可以从散居型转变成群居型，获得集群和迁飞的能力。飞蝗型变是蝗灾爆发的关键生物学基础，两型之间差异很大，揭示其背后隐藏的生物调控机制具有重要的现实意义——也许人们可以通过各种技术和手段来阻断飞蝗型变的发生，从而遏制蝗灾爆发。另外，由于蝗虫型变的机制问题非常精妙有趣，它也成为许多科学家长期的事业追求。
多年来，康乐研究组致力于利用基因组学手段来破解这一谜题，并认识到型变调控机制的阐释迫切需要系统生物学的深度介入。两个课题组决定开展跨学科协作研究，依托大连化物所的代谢组学平台，从血淋巴代谢物层次上来探寻飞蝗型变的分子基础，提出新的型变调控机制。
研究人员首先利用超高效液相色谱/质谱和气相色谱/质谱联用方法，剖析了散居型与群居型飞蝗间的代谢表型差异，对氨基酸、脂质与酰基肉碱等差异代谢物进行了生物功能富集分析，明确了型变调控相关的代谢通路。随后，又利用代谢轨迹分析，对种群密度干预过程中飞蝗代谢模式的演变规律进行了动态描述，发现肉碱类代谢物呈现出与型变高度相关的时间序列变化特征。在此基础上，通过药物注射和基因干扰等功能验证实验，他们证实了肉碱类代谢物在飞蝗型变中发挥的关键调控作用。
专家认为，这一新发现不但突破了之前对型变生物机制认识的局限性，而且将为研究其他物种的表型可塑性现象提供启发。（来源：中国科学报 韦伊）
