近日，浙江大学叶恭银教授团队在iScience上发表了题为“Regulatory network in heat stress response in parasitoid wasp focusing on Xap5 heat stress regulator”的研究。这项研究深入探讨了寄生蜂在高温环境下的适应性变化及其背后的遗传调控机制。
在全球气候变暖的背景下，昆虫由于其复杂的生理系统，对温度升高尤为敏感。寄生蜂是昆虫中多样性最为丰富的群体，其对热应激的敏感性关系到害虫控制能力的强弱。本研究通过分析蝶蛹金小蜂在热应激下复杂的基因表达和转录调控网络，揭示了影响其生存的关键基因（图1）。
图1 寄生蜂热应激基因调控网络和关键基因功能分析示意图
研究结果表明，高温不仅损害了蝶蛹金小蜂成虫的生育力和寿命，导致其控制害虫的能力减弱，而且通过改变基因表达谱，激发了旨在生存的适应性策略。转录组数据显示，寄生蜂的热应激响应过程分为急性和慢性热应激两个阶段。研究利用WGCNA工作流程构建了基因调控网络，并识别了调控网络的中心枢纽基因，命名为Xap5热应激调节因子（XHSR）。通过评估特定基因敲减后的寄生蜂存活和寿命变化，以及下游基因mRNA水平的变化，确定了XHSR在热应激响应中的关键作用。RNAi介导的XHSR敲减显著缩短了寄生蜂寿命，直接诱导了热激蛋白HSPs的表达，并介导了脂质生成相关基因的表达。另外，对果蝇XHSR同源基因的CRISPR/Cas9敲除实验结果验证了XHSR在不同物种中的保守作用。综合而言，本研究阐述了XHSR基因在热应激反应调控网络中的核心地位，强调了其在热应激反应中的重要性和潜在广泛适用性。这一发现不仅为理解寄生蜂等昆虫的耐热机制提供了新见解，也为未来的生物防治策略提供了新的基因工程候选目标。
浙江大学昆虫科学研究所熊时姣博士为论文的第一作者，方琦副教授为论文的通讯作者；浙江大学昆虫科学研究所叶恭银教授、美国农业部David W. Stanley教授、美国密苏里大学Qisheng Song教授、浙江大学叶昕海博士（现为浙江农林大学教授）、肖山博士、杨义博士、俞凯丽博士和博士生林海蔚参与了该项研究。该研究得到了国家重点研发计划（2022YFD1401102）、国家自然科学基金（32072480、31830074）和浙江省自然科学基金（LTGN23C140001）等经费的支持。
原文链接：https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(23)02699-8