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二零一七年十二月十三日

中大研究發現生物進化新證據 
為保護生物多樣性及農業和水產養殖應用提供新研究方向



香港中文大學(中大)生命科學學院的研究人員最近發現了節肢動物具有一個共同的荷爾蒙調控機制,為達爾文進化論提供了新證據。此研究還發現通過調控節肢動物的荷爾蒙系統等方法,可以控制其種群的數量,藉以保護瀕危物種、防治農業害蟲及提高水產養殖等。這些發現最近發表於《英國皇家學會學報B》。

節肢動物和倍半萜類荷爾蒙

節肢動物包含大多數陸生和水生動物物種,其中包括昆蟲、甲殼類動物(如蝦、蟹、龍蝦)、螯肢動物(如蜘蛛、馬蹄蟹、蝎子)及多足類動物(如蜈蚣和千足蟲)。因此,它們的進化機制一直是生物學領域的核心問題。倍半萜類荷爾蒙(sesquiterpenoids),包括常見的保幼激素 (juvenile hormone),是控制節肢動物的發育、繁殖、變態模式、蛻皮、新行為如群居性,以及形態結構如翅膀發育的重要荷爾蒙。通過調控此類荷爾蒙的生物合成和功能作用的基因表達,對節肢動物形態演化及適應不同環境的過程起著非常重要的作用。其中,從前被認為是垃圾基因的非編碼RNA(如microRNAs),在這個調控過程中的實際作用仍屬未知之數。

研究成果證達爾文進化論

是次研究團隊成員包括生命科學學院的許浩霖教授、屈哲博士、陳浩然教授、陳廷峰教授、朱嘉濠教授、管進教授、林漢明教授及農文燕先生。他們首次發現一組非編碼RNA(microRNAs)在不同的節肢動物中,與這些荷爾蒙通路的基因有相互作用。他們的研究顯示,調控這些microRNAs會改變果蠅的保幼激素水平,從而導致其生殖器官發育畸形(不育)和蛹的死亡。

他們發現這些microRNAs不僅在昆蟲中調節荷爾蒙通路基因,在其他節肢動物中有同樣作用。這項研究表明非編碼RNA對倍半萜類荷爾蒙的調控早於約5.3億年前的節肢動物祖先中已經建立。

此研究除了提供新證據支持達爾文進化論之外,研究人員還發現這種microRNAs對荷爾蒙通路基因的調控在不同物種中略有不同,這可能為保育、農業和水產養殖應用方面提供新的方法。許浩霖教授表示:「荷爾蒙通路是發展農業害蟲治理、疾病傳播體控制、保育瀕危物種、提高水產養殖生產力的新研究方向。對於調節倍半萜類荷爾蒙通路特有microRNAs的研究,將有助制訂新型、獨特及經濟的控制節肢動物的策略。」

本研究得到香港研資局項目ECS grant 14103516的資助。

有關許浩霖教授

許浩霖教授現為中大生命科學學院、農業生物技術國家重點實驗室(香港中文大學夥伴實驗室),及李福善海洋科學研究中心助理教授。

中大生命科學學院研究人員發現節肢動物具有共同的荷爾蒙調控機制。(左起)農文燕先生、陳浩然教授、管進教授、陳廷峰教授、屈哲博士、許浩霖教授、林漢明教授及朱嘉濠教授。
中大生命科學學院研究人員發現節肢動物具有共同的荷爾蒙調控機制。(左起)農文燕先生、陳浩然教授、管進教授、陳廷峰教授、屈哲博士、許浩霖教授、林漢明教授及朱嘉濠教授。

節肢動物
節肢動物

調控果蠅的microRNAs會改變其保幼激素水平,導致生殖器官發育畸形(不育)和蛹的死亡。
調控果蠅的microRNAs會改變其保幼激素水平,導致生殖器官發育畸形(不育)和蛹的死亡。

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