Question

每日科研进展 l 2023.03.30 l 朱红色基因座的基因组编辑为洲脊胸长椿生成了一个可见的眼睛颜色标记

Answer 1

昆虫世界中，颜色的多样性和复杂性令人着迷。在遗传标记的选择上，那些编码参与色素生物合成和沉积的关键产物基因，成为了科学家们的研究焦点。以果蝇为模型系统，昆虫颜色的遗传机制被深入揭示，而这些发现对于理解其他昆虫乃至更广泛生物体的颜色形成原理具有重要价值。

洲脊胸长椿(Oncopeltus fasciatus)，作为半翅目刺吸食性昆虫中的一种，因其独特的生态地位和生物学特性，逐渐成为科研界关注的新星。为了探索洲脊胸长椿中可能存在的可见遗传标记，研究人员使用了RNAi（RNA干扰）技术，通过亲本和若虫的基因表达抑制，识别那些可能影响其眼睛或身体颜色的基因，而这些变化对生物的生存能力没有负面影响。

在这一研究中，of- vermillion基因成为了焦点。通过对这一基因进行CRISPR/Cas9基因组编辑，研究人员成功地生成了三个独立的功能丧失突变系。这一过程不仅将of-朱红色基因定位于x染色体上，实现了对该物种基因分配的首次详细解析，而且进一步证实了of -朱红色基因在洲脊胸长椿中对红色色素沉积的关键作用。通过基因敲除实验，of -xdh1基因被证明能够促进红色色素的沉积，这一发现对于理解昆虫眼睛颜色的遗传机制具有重要意义。

有趣的是，研究还揭示了ommochromes和pteridines在洲脊胸长椿身体颜色形成中的作用。缺乏Of-xdh1基因的昆虫展现出明亮的黄色身体，这与野生型的红色身体形成鲜明对比，进一步验证了ommochromes和pteridines在调节昆虫身体颜色方面的重要功能。

整体而言，这项研究不仅为洲脊胸长椿提供了首个基于基因的可见遗传标记，而且通过扩展该模型系统的遗传工具包，为未来的研究提供了更多可能性，对于深入理解昆虫颜色遗传机制、进化过程以及生物多样性保护具有重要科学意义。