玉米螟属(Ostrinia)蛾类腹部毛簇与中胫节性状的遗传关联：单一位点决定雄性特异性特征的进化

时间：2025年5月3日

来源：Applied Entomology and Zoology

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为解决玉米螟属(Ostrinia)蛾类雄性特异性性状（腹部毛簇与中胫节形态）的遗传机制问题，研究人员通过杂交实验（O. furnacalis与O. scapulalis）及连续回交分析，发现两性状由同一显性常染色体位点或紧密连锁区域调控。该研究首次揭示两性状的遗传关联，为理解雄性特异性特征的进化提供了新视角，成果发表于《Applied Entomology and Zoology》。

玉米螟属(Ostrinia)蛾类不仅是农业害虫，更是研究化学生态学和共生微生物生殖调控的经典模型。该属雄性个体存在显著的种间与种内差异，如腹部毛簇的有无和中胫节形态（小型、中型或大型），但这些性状的遗传机制长期未明。早期分类学曾依据中胫节形态划分物种，但后续研究发现某些“物种”实际为同一物种的多态性表现，凸显了遗传解析的必要性。此外，腹部毛簇的遗传基础几乎未被探索，阻碍了对雄性特异性特征进化逻辑的理解。

东京大学农业与生命科学研究科的研究团队选择具有显著表型差异的两种玉米螟——无腹部毛簇且中胫节小型的O. furnacalis与有毛簇且中胫节大型的O. scapulalis——开展杂交实验。通过分析F₂代和回交代（BC）的性状分离比例，结合连续23代回交与表型选择，揭示了腹部毛簇由单一位点控制的显性遗传模式，并意外发现其与中胫节性状的完全共分离现象。

关键方法

杂交体系构建：通过O. furnacalis与O. scapulalis的正反交获得F₁代，自交产生F₂代，并设计回交实验（F₁雄×O. furnacalis雌）建立BC系。
表型精准鉴定：对雄性个体的腹部毛簇和中胫节形态（如膨大结构与沟槽）进行显微观察，确保表型判读准确性。
遗传连锁分析：通过连续回交结合表型选择（每代仅选有毛簇雄虫作为父本），统计性状共分离频率。

研究结果

腹部毛簇性状的显性遗传模式
F₂代中腹部毛簇的呈现比例（77.8%有毛簇）符合单基因显性遗传的3:1预期（χ²检验p=0.59），且回交代中毛簇有无个体的比例始终接近1:1（BC1-BC26合计48.01% vs 51.99%，p=0.16），证实该性状由常染色体显性位点控制。

腹部毛簇与中胫节性状的完全连锁
BC₂₃代中，83个雄性个体均表现为“有毛簇必伴大型中胫节，无毛簇必为小型中胫节”，表明两性状受同一基因位点或紧密连锁基因组区域调控，且经23代回交未发生重组。

讨论与意义
该研究首次明确玉米螟属雄性特异性性状的遗传关联，提出经典分类学中用于物种划分的中胫节形态可能与腹部毛簇共享遗传基础。这一发现挑战了传统形态分类的独立性假设，并为解释Ostrinia种间/种内多态性提供了新视角——例如，此前被认为独立进化的“大型中胫节”和“腹部毛簇”可能由同一遗传模块调控。

研究还暗示，Frolov早年提出的中胫节调控基因Massive（Mt）可能同时控制腹部毛簇发育，而性染色体连锁的invaginated（i）基因仅影响中型胫节表型。未来通过该团队构建的BC系进行基因组比对，有望精确定位这一关键基因，揭示昆虫雄性特异性特征创新的分子机制。

论文发表于《Applied Entomology and Zoology》，为昆虫进化发育生物学（Evo-Devo）提供了重要案例，同时启示农业害虫防治中基于遗传标记的物种鉴定策略优化。