我國科學家揭開螢火蟲成蟲發光器發育的關鍵機制

華中農業大學植物科學技術學院付新華教授團隊揭開了螢火蟲成蟲發光器發育的關鍵機制，為發光昆蟲的發光及閃光控制研究提供了新的思路。相關論文近日發表在國際學術期刊《自然·通訊》上。

付新華介紹，螢火蟲發光是一種生物化學反應，由其腹部特有的發光器發出。螢火蟲的發光器分為幼蟲形態和成蟲形態。其中，螢火蟲幼蟲具有一對位于倒數第二腹節的球形或半球形的發光器，可在黑暗中發出無規律的閃光，用以警戒天敵。而螢火蟲成蟲的發光器則是在蛹期獨立發育，在短短5至7天的蛹期，成蟲發光器從無到有，快速發育成熟并具備發光功能。

螢火蟲成蟲發光器發育背后的機制是什么？這一科學問題一直困擾著科研人員。對此，付新華團隊利用比較基因組學、比較轉錄組學及基因干擾等技術，對水棲螢火蟲雷氏螢蛹早、中、晚期的發光器進行了研究。研究發現了兩個關鍵的轉錄因子AlAbd-B和AlUnc-4，兩者通過相互作用，啟動并調控熒光素酶蛋白的表達。沉默其中任何一個轉錄因子，都會造成螢火蟲不能發光。

研究發現，在螢火蟲成蟲發光器的發育過程中有兩個關鍵因素。一個是熒光素酶蛋白在細胞質中的大量表達，另一個是需要調控過氧化物酶體的跨膜轉運蛋白將細胞質中的熒光素酶蛋白轉運進過氧化物酶體，只有在過氧化物酶體中，螢火蟲發光的這種生物化學反應才能正常進行。研究證實了AlAbd-B和AlUnc-4正是調控過氧化物酶體的跨膜轉運蛋白對熒光素酶蛋白進行轉運的兩個轉錄因子。

付新華表示，螢火蟲成蟲發光器的形狀和閃光頻率是螢火蟲生物多樣性的基礎。弄清螢火蟲成蟲發光器的發育機制，有助于人們了解螢火蟲生物多樣性形成的機制，有利于螢火蟲生物多樣性的保護。