图 CYP4PC1控制德国小蠊求偶选择。（a）竞争求偶实验；（b）CYP4PC1调控雄虫求偶指数的剂量依赖性；（c）性吸引力分子调控理论模型

　　在国家自然科学基金项目（批准号：31930014、32100378、31772533）等资助下，华南师范大学李胜教授团队等以华南地区重要卫生害虫——德国小蠊为研究对象，综合利用行为学、生物化学、分子、遗传和生物信息等分析手段，鉴定出其接触性信息素生物合成途径最为关键的限速酶基因，并在此基础上系统揭示了性别和年龄特异的性吸引力产生的分子机制，为理解动物性信号的产生和复杂调控提供新的见解。研究成果以“单基因整合性别和激素调控因子来决定性吸引力（A single gene integrates sex and hormone regulators into sexual attractiveness）”为题，于2022年7月4日在《自然·生态与进化》（Nature Ecology & Evolution）上发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41559-022-01808-w。

　　德国小蠊作为蜚蠊目最常见的世界性家居害虫，尤其在华南地区为害严重，其繁殖力惊人、种群增长快。与美洲大蠊的兼性孤雌生殖不同，德国小蠊营严格的两性生殖，性成熟的雌虫合成接触性信息素刺激雄虫求偶并诱导两性交配。尽管其性信息素已得到系统鉴定，但控制该合成途径的关键基因仍不清楚。此外，为什么仅有雌虫合成性信息素，而且性成熟的雌虫具有更强的性吸引力，性信息素合成受到何种上游信号途径的精密调控，这些问题在过去近30年一直模糊不清。

　　在该项研究中，李胜课题组利用转录组分析预测和基因敲降技术，结合生化测定和行为学分析，发现CYP4PC1是德国小蠊合成接触性信息素合成最为关键的酶基因。此外，发现该基因在雌虫触角和翅中高表达，从而推翻以往认为的“腹部皮肤下的绛色细胞是合成接触性信息素的特异部位”的观点。CYP4PC1的表达受保幼激素信号途径的促进，从而回答了“为什么性成熟的雌虫更能吸引雄虫求偶”的问题。进一步研究发现，双性基因doublesex（dsx）雄性特异的产物DsxM蛋白（DMRT转录因子）可直接抑制CYP4PC1转录，从而使雄虫丧失合成性信息素的能力，避免了雄虫间相互吸引。通过一系列竞争求偶行为学分析，证明CYP4PC1以剂量依赖性方式控制接触性信息素产生并调控雄虫求偶指数。在此基础上，团队提出性吸引力分子调控的“刹车-油门”理论模型。研究结果不仅为干扰求偶交配行为的害虫治理策略提供潜在的分子靶标，而且为理解动物性信号的产生和复杂调控提供新见解（图）。

　　该研究是李胜研究团队在蟑螂发育生物学和进化基因组学等方向长期工作的基础上，在相关研究领域取得的又一重要成果，系列工作将共同诠释蟑螂为“小强”的分子奥秘。