近日，我校動物科技學院蜜蜂研究團隊在《nature》子刊《Communications Biology》(中科院SCI生物學一區，Top期刊)上發表研究論文，題目為“Knockout of a single Pax6 gene (toy but not ey) leads to compound eye deficiency and small head in honeybees”。動物科技學院胡小芬副教授為論文第一作者，王子龍研究員和曾志將教授為論文共同通訊作者，博士研究生成付平和龔稚嫻參與了該研究。
蜜蜂是自然界的重要授粉昆蟲、在維持復雜的生態系統以及全球農作物生產中發揮著至關重要的作用。蜜蜂擁有強大的視覺感知系統，經常被用作研究昆蟲視覺、感知和認知的模型。其中，復眼在尋找食物、識別顏色、確定時間和位置，以及歸巢等方面發揮著重要作用。
復眼的發育主要由進化上保守的轉錄因子Pax6控制。在蜜蜂中，有兩個Pax6同源體：ey和toy。為了更深入地了解它們的功能，團隊使用CRISPR/Cas9技術敲除了這兩個Pax6同源體。有趣的是，發現toy敲除突變體的頭部較小，沒有復眼，并表現出腦萎縮，而ey敲除突變體則發育出正常的復眼，其中大多數在從蛹到成蟲的變態之前/期間死亡。通過比較toy敲除突變體與正常對照的四個發育階段（幼蟲、預蛹、蛹和成蟲）的頭部轉錄組，發現與DNA結合轉錄因子、神經元分化和昆蟲視覺原基發育相關的基因的表達發生顯著變化，從而根據這些差異表達基因獲得了以toy基因為核心的復眼發育關鍵基因調控網絡。此外，發現蜜蜂toy基因的互作網絡與黑腹果蠅的互作網絡明顯不同。該研究結果表明，這兩個Pax6基因在蜜蜂中具有不同的功能，toy在控制蜜蜂復眼發育方面接管了ey的核心功能。這項研究為了解Pax6基因在蜜蜂復眼和大腦發育中的作用提供了新的視角，并凸顯了昆蟲間復眼發育調控的差異，為打破那些認為一些保守發育主控基因在控制器官發育中起著“all-or-nothing”的主調控作用的觀點增添了新證據。
蜜蜂研究團隊經過多年的摸索，建立起了有效的蜜蜂基因編輯技術體系，為進行蜜蜂基因功能研究提供了重要的研究手段，該研究水平在國際上蜜蜂基因編輯領域處于前列。另外團隊還在《International Journal of Biological Macromolecules》(中科院SCI一區，Top期刊)、《G3 (Bethesda)》(中科院SCI，三區)等雜志發表多篇蜜蜂基因編輯相關論文。
論文鏈接： https://www.nature.com/articles/s42003-024-07016-5?utm_source=rct_congratemailt&utm_medium=email&utm_campaign=oa_20241014&utm_content=10.1038/s42003-024-07016-5
