Plos Genetics：miRNA或将成为蝗灾治理突破口

　　

来自中科院动物所农业虫害鼠害综合治理研究实验室的康乐研究员课题组，发现了飞蝗脑中miR-133对henna和pale两个多巴胺通路关键基因的负调控作用，阐明了该miRNA对飞蝗群居型与散居型转变时的表型可塑性影响。这项重要研究，已于近期发布于Plos Genetics杂志。

研究者首先发现群居型和散居型飞蝗脑部miR-133表达量、henna和pale蛋白表达存在差异，且miR-133与henna/pale蛋白表达负相关。通过软件预测、构建荧光素酶报告载体和henna/pale两个基因不同重组子，确认henna编码区和pale的3’UTR区存在miR-133结合位点；后续的FISH、免疫荧光分析及agomir-133处理后的RIP实验，发现miR-133同henna/pale共定位于飞蝗前脑神经元细胞，miR-133直接作用于henna/pale基因，参与两个基因转录后调控。对miR-133功能性实验中，发现miR-133同henna/pale两个基因蛋白表达和多巴胺水平负相关，并会促进飞蝗群居型向散居型转变，使用多巴胺受体激动剂则可以显著恢复agomir-133所造成的群居型行为缺失，而沉默henna/pale也可以恢复antagomir-133所造成的行为转变，证明这种转变确实是由miR-133所诱导的多巴胺下调所引起。

以上这一系列实验表明，henna/pale是miR-133参与蝗虫群居型与散居型相互转变调控的关键靶点，对这两个基因的调控所引起的多巴胺水平变化，则是这两种社会型之间行为转变的关键因子。

本文报道了飞蝗中一个新的调控因子：miR-133，它可以通过负向调控多巴胺通路中两个重要基因henna/pale，对飞蝗的群居型与散居型转变产生影响。miR-133参与的转录后调控机制对于更深入研究飞蝗具有重要意义，可以为未来控制大范围蝗灾提供新的靶点。miR-133受飞蝗群体密度影响，但调控机制尚不明确，不过这并不影响miR-133成为一个检测飞蝗群体密度的传感器；另外，由miR-133所引起的henna/pale两基因沉默与翻译抑制和mRNA稳定性的关系还未阐明，故进一步研究将主要集中于对miR-133的调控机制及miR-133介导的沉默效应具体原因探索。

 
图 1 本文研究策略示意图

本研究中，由锐博生物所提供的micrON™ agomir和micrOFF™ antagomir产品，表现出对目的miRNA非常稳定与显著的上调与下调效应，帮助研究者精确完成对miR-133水平的调控。研究者可继续利用agomir及antagomir这类经过特殊化学修饰的miRNA激动剂和拮抗剂，进一步开发绿色生物农药，高效环保地控制蝗灾发生，锐博生物也将继续为农业领域生物技术研究者，提供最优秀miRNA、lncRNA、siRNA等核酸产品及高通量测序、基因芯片等最前沿的技术服务，推动我国农业生物技术发展！

锐博生物推荐原文摘要
MicroRNA-133 Inhibits Behavioral Aggregation by Controlling Dopamine Synthesis in Locusts
Phenotypic plasticity is ubiquitous and primarily controlled by interactions between environmental and genetic factors. The migratory locust, a worldwide pest, exhibits pronounced phenotypic plasticity, which is a population density-dependent transition that occurs between the gregarious and solitary phases. Genes involved in dopamine synthesis have been shown to regulate the phase transition of locusts. However, the function of microRNAs in this process remains unknown. In this study, we report the participation of miR-133 in dopamine production and the behavioral transition by negatively regulating two critical genes, henna and pale, in the dopamine pathway. miR-133 participated in the post-transcriptional regulation of henna and pale by binding to their coding region and 39 untranslated region, respectively. miR-133 displayed cellular co-localization with henna/pale in the protocerebrum, and its expression in the protocerebrum was negatively correlated with henna and pale expression. Moreover, miR-133 agomir delivery suppressed henna and pale expression, which consequently decreased dopamine production, thus resulting in the behavioral shift of the locusts from the gregarious phase to the solitary phase. Increasing the dopamine content could rescue the solitary phenotype, which was induced by miR-133 agomir delivery. Conversely, miR-133 inhibition increased the expression of henna and pale, resulting in the gregarious-like behavior of solitary locusts; this gregarious phenotype could be rescued by RNA interference of henna and pale. This study shows the novel function and modulation pattern of a miRNA in phenotypic plasticity and provides insight into the underlying molecular mechanisms of the phase transition of locusts.

索取原文：[e-mail]

作者信息

康乐 男，博士，研究员，中国科学院院士，发展中国家科学院院士，博士生导师，生态基因组学及适应性研究组组长。现任中国科学院动物研究所所长、中国科学院北京生命科学研究院院长。
　 
康乐院士课题组主要以昆虫为模式系统，主要开展生态基因组、抗寒性以及化学生态及行为学研究。研究的主要特点是，利用基因组学和分子生物学的手段研究生物对环境的响应和适应性。在过去的10多年中，康乐院士做为首席科学家主持国家基础研究重大项目（973）“重大农业害虫猖獗危害的机制及可持续控制的基础研究”项目，做为学术带头人主持国家基金委创新群体项 目《植物－害虫－寄生蜂交互作用的进化生态学机制 》项目， 另外还主持国家基金委重点项目《飞蝗两型转变的基因组学研究》、国家转基因重大专项《农业重大害虫飞蝗关键基因的克隆、鉴定及抗虫双链RNA（RNAi） 的筛选 》各一项，其课题组的研究工作得到国际同行的高度认可，已经成为进化生态学研究领域最重要的团队之一。