营养限制条件下卵巢特异性胰岛素样肽BgILP2调控德国小蠊能量分配与卵母细胞发育的分子机制

本研究针对昆虫在营养限制条件下仍能维持高繁殖力的现象，以德国小蠊(Blattella germanica)为模型，揭示了卵巢富集的胰岛素样肽基因BgILP2通过激活胰岛素信号通路（PI3K/AKT和Ras/MAPK）促进保幼激素(JH)和卵黄原蛋白(Vg)合成，实现能量向生殖的定向分配。该发现为理解昆虫在食物匮乏环境中的适应性繁殖策略提供了新视角，对害虫防治具有潜在应用价值。

　　

在充满挑战的自然环境中，昆虫展现出惊人的生存智慧——即便面临食物短缺，许多种类仍能维持旺盛的繁殖能力。这一现象背后隐藏着怎样的分子奥秘？长期以来，科学家们试图揭示昆虫在营养压力下协调能量分配与生殖投资的调控机制。德国小蠊作为典型的家居害虫，其即使在食物资源有限的家庭环境中也能快速繁殖的特性，使其成为研究这一科学问题的理想模型。

华南师范大学生命科学学院昆虫科学与技术研究所的袁璐、侯文鑫等研究人员在《BMC Biology》发表的重要成果，首次发现卵巢特异性表达的胰岛素样肽BgILP2是调控这一过程的关键分子开关。当面临营养胁迫时，德国小蠊卵巢滤泡细胞中的BgILP2表达量急剧上升，通过激活胰岛素信号通路（包括PI3K/AKT和Ras/MAPK两条分支），促进保幼激素(JH)合成和卵黄原蛋白(Vg)表达，从而保障卵母细胞发育。更引人注目的是，这种调控伴随着能量分配模式的改变——将更多资源分配给生殖系统，代价是缩短成虫寿命，体现了典型的"繁殖-寿命权衡"策略。

研究人员运用半卵巢切除实验、转录组分析、RNAi筛选和荧光原位杂交等关键技术，结合营养梯度处理、蛋白质印迹和代谢物检测等方法，系统揭示了这一调控网络。通过建立20%-100%梯度的营养限制模型，发现BgILP2在20%营养条件下表达量提升4.6倍；利用双靶点RNAi证实其敲除导致p-AKT和p-ERK水平下降40%，JH合成基因JHAMT和CYP15A1表达量降低50%，最终使卵鞘形成率下降34%。

卵巢在营养限制下调控卵母细胞生长
半卵巢切除实验显示，在正常营养时剩余卵巢会代偿性加速发育，但在20%营养条件下这种代偿消失。转录组分析发现卵巢特异性分泌蛋白基因BgILP2在低营养状态下特异性上调，而脂肪体中Vg表达随之下降，提示卵巢存在营养应激响应机制。

卵巢BgILP2是低营养条件下卵母细胞生长的关键
从55个候选基因中筛选出BgILP2作为唯一营养特异性调控因子。荧光原位杂交证实其特异性表达于滤泡细胞，在20%营养6天后表达量提升6.6倍，而头部和脂肪体中表达不变或下降。RNAi实验显示，BgILP2敲除使低营养条件下的卵母细胞长度缩短30%，这种表型可被外源胰岛素或JH类似物甲氧普林挽救。

BgILP2通过激活胰岛素信号维持Vg和JH合成
蛋白质印迹显示BgILP2敲除使p-AKT和p-ERK水平下降50%。下游实验证实AKT和ERK双敲除使JHAMT表达降低70%，Vg表达下降65%，证明胰岛素信号通过双通路调控生殖。值得注意的是，这种调控具有营养条件依赖性——仅在20%营养时显著。

BgILP2通过能量重分配促进生殖并缩短寿命
代谢分析显示BgILP2敲除使血淋巴海藻糖升高20%，而脂肪储存降低15%。寿命实验表明敲除组中位寿命从71天延长至87天，证实其通过"劫持"体细胞能量维持生殖，体现了典型的生命史权衡策略。

这项研究首次阐明昆虫卵巢自主感知营养状态并调控全身能量分配的分子机制，为理解昆虫适应性进化提供了新范式。发现的BgILP2-胰岛素信号-JH-Vg调控轴，不仅解释了德国小蠊在恶劣环境中的生存策略，更为开发靶向生殖能量调控的害虫控制方法提供了潜在靶点。该成果同时为研究其他生物的能量分配权衡机制提供了重要参考，具有广泛的生态学和医学意义。