蠶的性別決定因子並非普通基因

這種鱗翅目昆蟲是首個發現透過RNA而不是蛋白質來決定性別的物種

加入我們的科學愛好者社群!

在絲綢行業,性別就是金錢。雄蠶比雌蠶能織出更多更高質量的絲繭,因此這個價值數十億美元的蠶絲產業長期以來一直在尋找一種簡便的方法來只培育雄蠶。現在,這可能是一個可以實現的目標,因為研究人員已經確定了蠶家蠶的性別決定過程。研究發現,性別決定因子是一種小的RNA分子——這是首次發現除了蛋白質之外的其他物質參與了性別決定過程。

幾乎所有鱗翅目昆蟲(包括蛾和蝴蝶)的性別都是由WZ染色體系統決定的,這與哺乳動物使用的XY系統不同。雌蠶攜帶W和Z性染色體,而雄蠶則擁有兩條Z染色體。

去年,研究人員展示瞭如何對蠶進行基因改造,使雌蠶表達一種致命蛋白質(參見“基因殺傷開關為提高產量消滅雌蠶”)。


支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過 訂閱來支援我們屢獲殊榮的新聞報道。透過購買訂閱,您將有助於確保關於塑造當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。


但鑑定W染色體上使蠶成為雌性的基因的努力卻未能成功:W染色體似乎沒有任何產生蛋白質的基因,而是幾乎完全充滿了被稱為轉座子的寄生性、移動的遺傳元件。2011年,東京大學的昆蟲學家勝間晉領導的一個團隊報告說,W染色體產生短RNA分子,這些分子可以控制新形成的卵細胞中的轉座子。

性別特異性
勝間和他的團隊今天在《自然》雜誌上報告說,其中一種被稱為Fem的分子是雌蠶特有的,這表明它在性別決定中起作用。Fem RNA會分解一種由被稱為Masculinizer的基因產生的相應分子,該基因位於Z染色體上。當研究人員沉默Masculinizer時,胚胎會執行產生雌性組織的遺傳程式。

捷克共和國布傑約維採昆蟲學研究所的分子遺傳學家František Marec說,作者有力地證明了Fem RNA決定了雌蠶的性別,他撰寫了一篇隨刊的新聞與觀點文章。他有一個預感,其他鱗翅目物種也以相同的方式決定性別。例如,他研究的一種蛾的雄性突變體,當它們的基因組中加入哪怕一小部分W染色體時,也會在胚胎期死亡。

勝間說,他的團隊正在嘗試操縱蠶的性別決定以用於工業應用。但Marec認為,要製造出全雄蠶種並不容易。簡單地阻斷Fem RNA並不能將通常為雌性的WZ胚胎變成雄性,而抑制Masculinizer則會殺死帶有兩條Z染色體的胚胎。Marec說,一種經過基因改造以只產生雌性的蠶品系應該會更成功。“你需要透過基因方法來自動殺死雌性。”

本文經《自然》雜誌許可轉載。這篇文章於2014年5月14日首次發表

Ewen Callaway is a senior reporter at Nature.

More by Ewen Callaway

First published in 1869, Nature is the world's leading multidisciplinary science journal. Nature publishes the finest peer-reviewed research that drives ground-breaking discovery, and is read by thought-leaders and decision-makers around the world.

More by Nature magazine
© .