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二零一七年十二月十三日

中大研究发现生物进化新证据 
为保护生物多样性及农业和水产养殖应用提供新研究方向



香港中文大学(中大)生命科学学院的研究人员最近发现了节肢动物具有一个共同的荷尔蒙调控机制,为达尔文进化论提供了新证据。此研究还发现通过调控节肢动物的荷尔蒙系统等方法,可以控制其种群的数量,藉以保护濒危物种、防治农业害虫及提高水产养殖等。这些发现最近发表于《英国皇家学会学报B》。

节肢动物和倍半萜类荷尔蒙

节肢动物包含大多数陆生和水生动物物种,其中包括昆虫、甲壳类动物(如虾、蟹、龙虾)、螯肢动物(如蜘蛛、马蹄蟹、蝎子)及多足类动物(如蜈蚣和千足虫)。因此,它们的进化机制一直是生物学领域的核心问题。倍半萜类荷尔蒙(sesquiterpenoids),包括常见的保幼激素 (juvenile hormone),是控制节肢动物的发育、繁殖、变态模式、蜕皮、新行为如群居性,以及形态结构如翅膀发育的重要荷尔蒙。通过调控此类荷尔蒙的生物合成和功能作用的基因表达,对节肢动物形态演化及适应不同环境的过程起著非常重要的作用。其中,从前被认为是垃圾基因的非编码RNA(如microRNAs),在这个调控过程中的实际作用仍属未知之数。

研究成果证达尔文进化论

是次研究团队成员包括生命科学学院的许浩霖教授、屈哲博士、陈浩然教授、陈廷峰教授、朱嘉濠教授、管进教授、林汉明教授及农文燕先生。他们首次发现一组非编码RNA(microRNAs)在不同的节肢动物中,与这些荷尔蒙通路的基因有相互作用。他们的研究显示,调控这些microRNAs会改变果蝇的保幼激素水平,从而导致其生殖器官发育畸形(不育)和蛹的死亡。

他们发现这些microRNAs不仅在昆虫中调节荷尔蒙通路基因,在其他节肢动物中有同样作用。这项研究表明非编码RNA对倍半萜类荷尔蒙的调控早于约5.3亿年前的节肢动物祖先中已经建立。

此研究除了提供新证据支持达尔文进化论之外,研究人员还发现这种microRNAs对荷尔蒙通路基因的调控在不同物种中略有不同,这可能为保育、农业和水产养殖应用方面提供新的方法。许浩霖教授表示:「荷尔蒙通路是发展农业害虫治理、疾病传播体控制、保育濒危物种、提高水产养殖生产力的新研究方向。对于调节倍半萜类荷尔蒙通路特有microRNAs的研究,将有助制订新型、独特及经济的控制节肢动物的策略。」

本研究得到香港研资局项目ECS grant 14103516的资助。

有关许浩霖教授

许浩霖教授现为中大生命科学学院、农业生物技术国家重点实验室(香港中文大学伙伴实验室),及李福善海洋科学研究中心助理教授。

中大生命科学学院研究人员发现节肢动物具有共同的荷尔蒙调控机制。(左起)农文燕先生、陈浩然教授、管进教授、陈廷峰教授、屈哲博士、许浩霖教授、林汉明教授及朱嘉濠教授。
中大生命科学学院研究人员发现节肢动物具有共同的荷尔蒙调控机制。(左起)农文燕先生、陈浩然教授、管进教授、陈廷峰教授、屈哲博士、许浩霖教授、林汉明教授及朱嘉濠教授。

节肢动物
节肢动物

调控果蝇的microRNAs会改变其保幼激素水平,导致生殖器官发育畸形(不育)和蛹的死亡。
调控果蝇的microRNAs会改变其保幼激素水平,导致生殖器官发育畸形(不育)和蛹的死亡。

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