冬季低温是昆虫生存和繁殖的一个重要限制性因子。在长期进化过程中，温带或寒带昆虫形成了一系列低温适应策略和抗寒机制。其中，生理上的适应对于昆虫抗寒能力的产生和维持至关重要，但其信号调控机制尚不清楚。蛔甙（ascaroside）作为小分子信号物质在线虫中高度保守，且在其行为和发育上发挥着多种重要的功能。有意思的是，2016年，我们发现松墨天牛（Monochamus alternatus）也能产生蛔甙类物质。进一步研究发现，蛔甙asc-C9能够协调松材线虫和松墨天牛一致发育及生活史偶联，从而有利于二者媒介关系的维持，导致松材线虫病在我国的广泛传播蔓延并爆发成灾（Zhao et al., 2016, Nat. Commun.）。与此同时，asc-C9具有温度可塑性，无论经野外还是室内低温驯化后，其含量都显著增加，这提示asc-C9可能与松墨天牛的低温适应相关。此外，越来越多的组学数据表明，miRNAs可能作为表观遗传调控因子参与昆虫低温适应，但具体的调控机制还鲜有报道。
　　本研究发现miRNA介导的蛔甙信号能够调控昆虫的抗寒性。研究首先发现，低温驯化能够显著降低天牛的过冷却点和死亡率，说明其抗寒能力显著增强。高通量测序、miRNA筛选和功能验证表明，miR-31-5p在低温胁迫下显著上调，显著促进天牛抗寒性的增强。miR-31-5p负调控酰基辅酶A氧化酶（acyl CoA oxidase, ACOX1），由于ACOX1是过氧化物酶体β氧化循环中的限速酶，而且是含有中链或长链脂肪酸侧链蛔甙（如asc-C9）的去饱和酶，因此ACOX1的下调导致asc-C9的积累。喂食实验及基因表达模式分析进一步发现，asc-C9很可能作为一种小分子信号物质，诱导天牛产生代谢的抑制和海藻糖、甘油和山梨醇等抗冻保护剂的积累，从而增强天牛的抗寒性。
　　本研究发现了蛔甙的一种新功能，阐明了一种新的昆虫低温适应机制。研究结果近期发表在BMC Biology，动物研究所张宾博士和赵莉蔺研究员为论文共同第一作者，孙江华研究员为通讯作者。研究得到了国家自然科学基金、博士后基金的资助。
　　论文链接：https://doi.org/10.1186/s12915-020-00926-w


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