应用昆虫研究团队解析异色瓢虫黑色素合成通路中关键基因的多效性

近日，我所应用昆虫研究团队在昆虫学经典期刊Insect Molecular Biology（中科院二区，IF=2.3）在线发表了“Pleiotropic effects ofEbonyon pigmentation and development in the Asian multi-coloured ladybird beetle,Harmonia axyridis (Coleoptera: Coccinellidae)”的研究论文。

研究表明，N-β-alanyl dopamine synthetase基因（即Ebony基因）在昆虫的体色形成、生理功能及行为表现中具有显著的多效性。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，研究团队成功构建了Ebony基因敲除突变体（HaEbony^+/-），发现这些突变体在幼虫、蛹和成虫阶段均表现出显著的体色加深现象。同时，这些突变体的捕食行为得到了增强，其捕食蚜虫的数量远高于野生型个体。更重要的是，本研究首次揭示了Ebony基因对异色瓢虫捕食效率的正面影响，还揭示了该基因缺失可能导致的生殖适应性代价，即G0和G1代突变体卵的孵化率显著下降。这一发现为深入理解基因多效性提供了新的视角。

黑色素在昆虫体色形成中起到了至关重要的作用，不仅决定了昆虫的外观，还协助它们应对多种生物和非生物环境挑战。研究发现，参与黑色素合成的多个基因在昆虫的发育和繁殖中具有多效性。本研究不仅加深了对异色瓢虫Ebony基因多重功能的理解，也为生物防治提供了新思路。通过基因编辑提升瓢虫捕食效率和环境适应性，有望在农业害虫的绿色防控中发挥重要作用。

植保所与贵州大学联合培养的硕士生林婧和应用昆虫研究室肖达副研究员为论文的共同第一作者，应用昆虫研究室的王甦研究员和贵州大学臧连生教授为论文的共同通讯作者。该研究得到了北京市农林科学院创新能力建设专项（KJCX20230115）和国家重点研发计划（2023YFD1400600）的资助。