褐飞虱中 Osiris 基因家族的功能多样性：解锁害虫防治新靶点

为探究 Osiris 基因家族功能，研究人员对褐飞虱进行研究，发现其在发育和繁殖中作用关键，意义重大。

　　在昆虫的微观世界里，基因如同神秘的指令官，掌控着它们生长、发育和繁殖的每一个环节。Osiris 基因家族，作为昆虫特有的 “神秘组织”，一直吸引着科学家们的目光。然而，目前对它的了解大多局限于果蝇（Drosophila melanogaster）和家蚕（Bombyx mori）等完全变态昆虫，对于像褐飞虱（Nilaparvata lugens St?l）这样的不完全变态昆虫，Osiris 基因家族的功能仍是迷雾重重。褐飞虱是水稻的重要害虫，严重威胁着粮食安全，若能揭开其 Osiris 基因家族的秘密，或许就能找到防治褐飞虱的新策略，这对农业生产意义非凡。

浙江大学的研究人员勇挑重担，开展了关于褐飞虱中 Osiris 基因家族功能多样性的研究。该研究成果发表在《Crop Health》杂志上，为我们认识昆虫的生命奥秘打开了新的大门。

在这场探索之旅中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是通过搜索褐飞虱的基因组和转录组数据库，利用 BLASTX 算法鉴定 Osiris 基因家族成员；二是构建系统发育树，分析褐飞虱 Osiris 基因与其他昆虫同源基因的进化关系；三是运用定量实时荧光定量聚合酶链式反应（qRT-PCR）技术，检测基因在不同发育阶段和组织中的表达情况；四是采用 RNA 干扰（RNAi）技术，沉默 Osiris 基因，观察褐飞虱的表型变化。

研究结果如下：

• 系统发育分析：研究人员在褐飞虱基因组中成功鉴定出 20 个 Osiris 基因。系统发育分析显示，褐飞虱的每个 Osiris 蛋白都与果蝇和家蚕的同源蛋白关系密切，且在不同昆虫物种中，Osiris 基因在染色体上的位置具有共线性，这表明该基因家族在进化过程中高度保守。
• 时空表达模式：时空表达分析发现，NlOsiris 基因在成虫阶段几乎检测不到，但在若虫发育中期和产卵 144 小时后的卵中表达量较高，且呈现组织特异性表达，多数基因在翅芽、表皮和脂肪体中高表达，在肠道、睾丸、卵巢和唾液腺中低表达或检测不到。这暗示着 NlOsiris 基因可能在卵孵化、若虫发育以及表皮和翅的形成中发挥作用。
• 基因功能验证：利用 RNAi 技术沉默 NlOsiris 基因后，研究人员观察到一系列有趣的现象。部分基因被沉默后，褐飞虱的存活率显著下降；一些若虫出现体型变小、腹部干瘪等异常形态，成虫则出现翅膀发育不全、卵巢发育不良、产卵器异常等问题；同时，喂食实验表明，沉默某些 NlOsiris 基因会抑制褐飞虱的取食行为，导致其在人工饲料上产生的唾液鞘数量减少；此外，沉默多个 NlOsiris 基因还会显著降低卵的孵化率，部分卵虽能发育到一龄若虫阶段，但无法正常孵化。

研究结论和讨论部分指出，Osiris 基因在褐飞虱的翅膀、口器、产卵器和卵巢发育，以及卵孵化和取食等过程中起着至关重要的作用。尽管 Osiris 基因在不同昆虫物种中具有相似的时空表达模式，但功能存在多样性和特异性。例如，家蚕的 Osiris9a 基因在丝腺中特异性表达，参与丝纤维形成，而褐飞虱中同源的 Osiris9 基因被沉默后却导致致死表型。此外，部分 NlOsiris 基因功能可能存在冗余，虽敲低部分基因未引起明显变化，但并不代表它们不重要。

这项研究为深入理解 Osiris 基因家族的生理功能提供了重要依据，揭示了其与昆虫表皮发育的潜在关联。未来，还需进一步研究 Osiris 基因在昆虫发育和繁殖过程中的精确调控和作用机制，比如明确其与几丁质代谢的关系，以及通过 CRISPR/Cas9 基因编辑技术确定该基因家族成员的具体功能和相互作用。这不仅有助于我们更深入地了解昆虫的生命奥秘，也为开发基于基因的害虫防治新策略奠定了基础，有望减少化学杀虫剂的使用，为农业可持续发展贡献力量。