在 Monolepta hieroglyphica 中的 Decaprenyl diphosphate 合成:DPPS 介导的 CoQ 生物合成影响青春期激素和肠道微生物群
Xuan Song1, Jun-Feng Kou2, Chang Liu3
1State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests, Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing, 100193, China; Zhongyuan Research Center, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Henan, Xinxiang, 453500, China; Institute of Plant Protection, Zhangye Academy of Agricultural Sciences, Gansu, Zhangye, 734000, China.
这项研究揭示了如何解二酸盐合成酶 (DPPSs) 调节叶甲虫Monolepta hieroglyphica中的辅酶Q (CoQ) 生物合成. 操纵DPPS会影响昆虫的新陈代谢,青春期激素水平和肠道微生物群的组成.
科学领域:
- 生物化学和分子生物学
- 昆虫生理学和新陈代谢
- 进化生物学 进化生物学
背景情况:
- 辅酶Q (CoQ) 对于细胞能量产生至关重要,但其在昆虫中的生物合成和功能尚不清楚.
- 多虫叶虫Monolepta hieroglyphica是一种已知的农业害虫,可以从宿主植物中获取CoQ.
研究的目的:
- 调查二酸盐合成酶 (DPPSs) 在Monolepta hieroglyphica中的CoQ生物合成中的作用.
- 探索DPPS操纵对昆虫新陈代谢,激素水平和肠道微生物群落的影响.
主要方法:
- 液体染色学-质谱学 (LC-MS) 用于宿主植物和甲虫中的CoQ识别和量化.
- 转录组分析以确定差异表达基因 (DEGs) 和KEGG丰富分析以进行功能分类.
- 遗传学分析,重组MhieDPPS1的动力学测定,以及基因淘汰的RNA干扰 (RNAi) 研究.
- 在转基因Drosophila melanogaster和M. hieroglyphica.中对肠道微生物群的微生物社区分析.
主要成果:
- 在成年M. hieroglyphica中检测到CoQ9和CoQ10,其水平因饮食而异 (大豆与玉米).
- 食玉米的甲虫表现出增加的CoQ9和CoQ10,以及显著更高的MhieDPPS1表达和降低的青春期激素III (JHIII) 水平.
- 对MhieDPPS1和MhieDPPS2的RNAi淘汰导致了CoQ9/CoQ10的减少,增加了JHIII,改变了代谢途径,寿命和肠道微生物群组成,包括增加了Wolbachia.
结论:
- 在M. hieroglyphica. 中,DPPSs在调节CoQ生物合成和异oprenoid代谢方面发挥着至关重要的作用.
- 操纵DPPS显著影响昆虫生理学,包括激素调节和肠道微生物组动态.
- 这项研究为昆虫辅酶生物合成,代谢调节和进化适应提供了新的见解.
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