體色對(duì)于自然界中的生物具有重要的意義，起到了擬態(tài)、保護(hù)、警戒等作用。昆蟲的體色也存在遺傳性和可塑性，造就了千姿萬態(tài)的昆蟲世界。褐飛虱是我國和許多亞洲國家當(dāng)前水稻上的首要害蟲，這種昆蟲通常蟲體體色為黃褐色，但也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)黑色個(gè)體，在維持其多樣性和生態(tài)適應(yīng)性方面可能起著重要作用。

近日，浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院的張傳溪教授和生科院周耐明教授團(tuán)隊(duì)揭示了，一種名為elevenin的神經(jīng)肽，在褐飛虱體色可塑性發(fā)育中發(fā)揮關(guān)鍵作用，是褐飛虱體壁黑化的抑制因子。

這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)刊登在著名雜志《美國實(shí)驗(yàn)生物學(xué)學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)會(huì)刊》（FASEB Journal），論文第一作者為浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院博士生王斯亮和王偉偉，通訊作者分別是農(nóng)學(xué)院的張傳溪教授和生科院的周耐明教授。

最早國外科學(xué)家在軟體動(dòng)物海兔的腹神經(jīng)節(jié)的L11神經(jīng)元中首次發(fā)現(xiàn)編碼Elevenin神經(jīng)肽的基因的存在，目前elevenin在軟體動(dòng)物（蝸牛等）、環(huán)節(jié)動(dòng)物（沙蠶等）、節(jié)肢動(dòng)物（鰲蝦、昆蟲等）中均有發(fā)現(xiàn)，但是有關(guān)的功能研究非常少。

研究人員對(duì)褐飛虱的elevenin基因進(jìn)行敲減，發(fā)現(xiàn)若蟲會(huì)全部發(fā)育為黑色個(gè)體，而用人工合成了elevenin成熟肽注射后，下一齡體色又會(huì)由黑色恢復(fù)為黃褐色；對(duì)自然狀態(tài)黑色個(gè)體注射合成肽，同樣能使其發(fā)育為黃褐色個(gè)體。“一正一反”兩條驗(yàn)證途徑，證明了elevenin是褐飛虱體壁黑化的抑制因子, 是褐飛虱的“美白素神經(jīng)肽”。

目前科研人員，對(duì)褐飛虱為什么會(huì)存在體色偏黑的個(gè)體還無法解釋。但是黑色通常是生物界的重要隱蔽色，就好像人們會(huì)穿黑色的“夜行衣”來隱藏自己。昆蟲會(huì)通過使自己的體色與周圍環(huán)境相近，從而躲避天敵，保護(hù)自己，比如綠色的毛毛蟲隱藏在綠葉中。在自然界中，光線照射產(chǎn)生的陰影廣泛存在，而黑色的個(gè)體可能更容易隱藏在陰影中保護(hù)自己。

其次，從黑色的物理特性考慮，可能具有增加熱量吸收的作用。在一些蛾類中，人們發(fā)現(xiàn)顏色偏黑的蛹，具有較高的體溫。在寒冷的環(huán)境中，黑色可能有助于昆蟲增加對(duì)外界熱量的吸收，維持新陳代謝等生命活動(dòng)。

深入研究發(fā)現(xiàn)，elevenin對(duì)體色的調(diào)控是通過與體壁細(xì)胞上特異性受體G蛋白偶聯(lián)受體NlA42結(jié)合, 再與細(xì)胞內(nèi)Gq和Gs蛋白偶聯(lián)，激活下游PLC/Ca2+/PKC信號(hào)通路和AC/cAMP/PKA信號(hào)通路，進(jìn)一步調(diào)控酪氨酸黑色素合成通路，從而最后使體色發(fā)生變化的。

王斯亮在接受采訪時(shí)說，本研究以褐飛虱為例，揭示了神經(jīng)肽對(duì)昆蟲體色調(diào)控的分子機(jī)制，為內(nèi)分泌調(diào)控體色可塑性提供了一個(gè)典型的例子，為后來的研究提供參考。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目資助。

（柯溢能）

論文鏈接：https://www.fasebj.org/doi/abs/10.1096/fj.201802786RR