近日，河北大學(xué)康樂院士環(huán)境適應(yīng)與生態(tài)基因組學(xué)研究團隊以Cytosolic and mitochondrial ribosomal proteins mediate the locust phase transition via divergence of translational profiles為題,，在國際著名綜合性期刊美國國家科學(xué)院院刊（PNAS）上發(fā)表重要研究成果,，率先闡釋了蝗蟲型變這一典型表型可塑性的翻譯調(diào)控新機制,。

表型可塑性或稱非遺傳性多型（Phenotypic plasticity/polyphenism）是指同一基因型受環(huán)境的不同影響而產(chǎn)生的不同表型,，是生物對環(huán)境的一種適應(yīng),，這種現(xiàn)象在生物界普遍存在,。昆蟲的多型性現(xiàn)象更加普遍,，而蝗蟲從散居型（Solitary phase）向群居型（Gregarious phase）的轉(zhuǎn)變不僅是表型可塑性的典型代表，還是蝗災(zāi)暴發(fā)的生物學(xué)基礎(chǔ),。由于蝗蟲型變的復(fù)雜性,，傳統(tǒng)的生理、生態(tài)和行為學(xué)的研究難以揭示型變的內(nèi)在機制,。從上世紀末本世紀初,，康樂院士研究團隊開始了一種新的嘗試，通過生態(tài)基因組學(xué)方法深入闡明蝗蟲表型可塑性的分子調(diào)控機制,。前期研究主要集中在轉(zhuǎn)錄調(diào)控,、表觀調(diào)控以及代謝調(diào)控等水平上解釋蝗蟲、行為,、體色,、生殖、飛行等表型調(diào)控的分子機制,，同時也暗示兩型轉(zhuǎn)變這一可塑性過程可能存在翻譯水平的動態(tài)調(diào)控,。

該項研究繼續(xù)從“找差異”、“驗功能”和“明機制”研究思路出發(fā),，探究飛蝗行為可塑性的翻譯調(diào)控新機制,。“找差異”：首先利用核糖體圖譜技術(shù)對飛蝗兩型轉(zhuǎn)變過程進行了動態(tài)分析,，發(fā)現(xiàn)了群,、散飛蝗具有明顯不同的核糖體組成特征。群居飛蝗（Gregarious locust）具有更為豐富的60S大亞基和多聚核糖體,；而散居飛蝗（Solitary locust）的80S單核糖體較為豐度和特殊的半聚體,。更重要的是，核糖體圖譜隨著種群密度的變化而發(fā)生相應(yīng)的動態(tài)改變,，核糖體60S大亞基變化最為明顯,，表現(xiàn)出獨殊的分子可塑性特征。首次運用翻譯組與轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析,，篩選到分別來自細胞質(zhì)和線粒體的核糖體蛋白基因RPL7,、PRL44和MRPS18C在群散飛蝗中翻譯效率存在明顯差異?！膀灩δ堋保弘S后,，通過RNA干擾、核糖體圖譜分析以及行為監(jiān)測等方法驗證結(jié)果顯示,，在群居型飛蝗中細胞質(zhì)核糖體蛋白基因RPL7的高翻譯效率促進了核糖體60S大亞基的積累,，并表現(xiàn)為典型群居行為。而散居型飛蝗則通過線粒體核糖體蛋白基因MRPS18c翻譯水平高表達,，誘導(dǎo)典型散居核糖體圖譜以及行為表型,?！懊鳈C制”：行為可塑性是飛蝗響應(yīng)種群密度變化過程中發(fā)生最快、最顯著的反應(yīng),，對飛蝗聚群起關(guān)鍵作用,。同一基因型的群散居飛蝗分別在翻譯水平高表達RPL7和MRPL18C基因，調(diào)節(jié)細胞質(zhì)和線粒體核糖體組分豐度,，進而產(chǎn)生不同行為表現(xiàn),。因此，揭示了飛蝗在應(yīng)對外界環(huán)境的種群密度變化時,，調(diào)用兩種不同的翻譯策略的獨特原理,。這種通過調(diào)整核糖體組分變化來適應(yīng)環(huán)境的策略可能廣泛存在于生物界中，而并非傳統(tǒng)認為的核糖體豐度降低就意味著整體翻譯效率下降,。河北大學(xué)康樂院士研究團隊首次從翻譯層面提出了由種群密度變化引發(fā)的核糖體組分“分子可塑性”,，調(diào)控了飛蝗“行為可塑性”這一論點，將行為可塑性與翻譯策略進行連接,、闡述,，不僅對認識生物表型可塑性的本質(zhì)具有重要意義，還為理解蝗蟲聚群成災(zāi)機制提供新線索,。

該論文是河北大學(xué)研究生首篇PNAS文章,。河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院在讀博士研究生李靜為該論文第一作者，魏麗亞副教授和康樂院士為論文通訊作者,。該研究得到了國家自然科學(xué)基金,、國家重點研發(fā)計劃項目的支持。

論文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2216851120

(生命科學(xué)學(xué)院,、科學(xué)技術(shù)處供稿)