白纹伊蚊性别决定基因doublesex的调控通路研究

Aedes albopictus is the most important vector in China, the female mosquito play a key role in blood-sucking, harassment and mosquito borne disease transmission. Clarification of the sex determining mechanism is an important part of genetics and biological evolution of mosquito regulation, and also can provide the new strategy for mosquito control. The sex-determination of mosquito is regulated by a gene cascade around key gene doublesex(dsx), however the major regulatory pathway and detailed mechanism still need a further exploration. We previously isolate and characterize the dsx, a master switch gene in sex-determination gene cascade, a male-determining factor gene Nix and a sex-determination related gene transformer-2 (tra-2), and provide preliminary proof of their sex-determining role in Ae.albopictus, but the full pathway and mechanism of sex-determination gene cascade in Ae.albopictus is still unknown. So, base on ours research foundation and scientific questions, the main research objective of our proposal focus on exploration of the alternative splicing factors of dsx and target genes of Nix, and confirmation the relationship between Nix and dsx. We will further detect the target genes and transcription factors of dsx and tra-2,respectivley, to confirm the role of dsx in regulation the sex related phenotype and behavior in Ae.albopictus, and provide new strategy for mosquito control.

白纹伊蚊是我国重要的病媒，雌蚊是吸血和传病的主角，阐明蚊类性别决定调控机制不仅对研究蚊虫遗传学、进化学，也对蚊媒的控制具有重要的意义。蚊类的性别决定是由一套围绕在性别决定核心基因doublesex(dsx)的基因网络所调控，但其主要的调控通路与具体调控机制目前尚不明了。我们前期获得了白纹伊蚊 dsx ，雄性决定因子Nix与性别相关蛋白tra-2的基因，并初步证实了它们参与性别决定过程，但围绕着dsx的性别决定调控通路的主要环节与机制依然未知。根据以上科学问题和研究基础，本项目拟：⑴寻找白纹伊蚊dsx的可变剪接调控因子与Nix的靶基因，探明从Nix 到dsx的调控通路；⑵筛选验证dsx的下游接靶基因与上游转录因子；⑶明确tra-2与dsx的关系与tra-2的靶基因。最终阐明围绕dsx的主要性别调控通路，证实dsx在控调蚊虫性别表型与性行为中的重要角色，为蚊媒传染病的防制提供新的策略。

项目的背景：白纹伊蚊入侵性强，是携带多种病原体的“天然病毒库”，可传播多达约四属26种人类致病病毒。在我国，它不仅是2014年我国登革热疫情的爆发的元凶，也是新发传染病基孔肯雅热的媒介，也有具有成为我国寨卡病毒病媒介的潜能。因此，白纹伊蚊防制不仅是我国也是全球病毒性传染病防治面对的重大科学问题。性别分化是由一系列的可以调控雌雄两性间产生不同形态学，生理学和行为学特征的基因调控网络控制的。媒介蚊类具有相对典型的性二态，仅雌性是吸血、骚扰、传播疾病的主角。阐明白纹伊蚊性二态的分子调控机制，将有助于克服SIT、IIT技术在媒介控制中面临的主要问题：性别分选。也对发展蚊媒控制新策略具有潜在价值。. 本研究的主要内容包括：1.对白纹伊蚊性别决定基因调控通路中中枢分析dsx雌雄剪接形式；2.DSX蛋白在雌性蚊虫中的主要靶基因进行而来系统分析；3.对性别相关基因tra2其功能及其在性别调控中的作用进行了全面阐述。. 研究结果证实，1.在白纹伊蚊中，dsx的默认剪接方式为雄性形式，证实其具有一个或一些列潜在剪接因子调控； 2.DSX蛋白的直接靶基因主要为雌性卵巢发育相关的VgR、Vg等基因；3.dsx基因抑制主要通过影响卵巢VgR受体表达从而影响卵巢发育；4.tra2在白纹伊蚊中并不直接调控dsx的可变剪接，但是tra2抑制可以制剂导致雌性卵巢发育障碍。. 科学意义：目前，广泛应用于伊蚊的大规模性别分选方法就是基于雌雄蛹的性二态，这种机械分选法雌性混入率1.2%；在我国广东省“蚊子工厂”大规模筛选中，雌性混入率也达0.3%。利用对昆虫性别决定关键基因的影响，最终目的是使雌性蚊虫部分或完全转化为雄性特征，使之丧失吸血，繁殖的能力，这样可以越过分选流程克服其弊端。总之本研究对阐明白纹伊蚊性二态的分子调控机制，发展蚊媒控制新策略具有潜在价值。