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棉蚜（半翅目：蚜科）是一种以韧皮部汁液为食的世界性多食性农业害虫，可通过有性或无性繁殖方式产生后代。其每年进行数十代孤雌生殖，与之相比，有性生殖一年内只进行一代，因此人们对棉蚜有性生殖知之甚少。
近日，中国农业科学院西部农业研究中心和郑州大学的朱香镇、王丽，中国农业科学院棉花研究所和郑州大学的姬继超等在Journal of Cotton Research发表题为“Morphological characteristics, developmental dynamics, and gene temporal expressions across various development stages of Aphis gossypii sexual female”（棉蚜性雌蚜各阶段形态特征、发育动态及基因时序表达）的研究论文。
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研究依托先前建立的棉蚜有性生殖诱导平台，成功获得了棉蚜性雌蚜，对其各阶段形态特征、发育动态和基因时序表达进行了表征，进而探究了可能参与调控棉蚜性雌蚜生长发育和繁殖的信号通路。形态观察结果表明：从1龄若虫到成虫，棉蚜性雌蚜体色逐渐加深，体形逐渐增大，触角逐渐变长且末端逐渐变黑，腹部尾片逐渐突出、至成虫最为明显。各龄期棉蚜性雌蚜腹部解剖结果表明：从2龄若虫期起，性雌蚜的卵巢开始迅速发育，至成虫期时，其卵巢中的卵母细胞发育成熟。时序转录组分析结果表明：从1龄若虫至成虫发育过程中，棉蚜性雌蚜体内基因表达可分为9种不同模式，其中第1、5和8类表达模式中的基因表达水平均在2龄若虫期达到峰值，且上调基因数量最多，暗示2龄若虫期是性雌蚜卵巢发育的关键时期。京都基因和基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG）通路富集分析显示，与4龄若蚜相比，成虫期棉蚜性雌蚜中上调基因多富集于TGF-beta和FoxO等信号通路，突显了这些信号通路基因在性雌蚜成虫发育和繁殖过程中的重要作用。该研究首次揭示了棉蚜性雌蚜各发育阶段的形态变化。此外，时序转录组分析结果表明，TGF-beta信号通路和FoxO信号通路中富集的基因可能有助于调控棉蚜性雌蚜的发育和卵母细胞的成熟。总之，这些发现可为深入研究性雌蚜生长发育的调控机理提供候选基因。
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中国农业科学院棉花研究所和郑州大学的吕静丽为论文第一作者，朱香镇、王丽和姬继超为通信作者。该研究得到了国家自然科学基金（32102214）、中国农业科学院科技创新工程、国家重点研发计划（2022YFD1400300）、现代农业产业技术体系（CARS-15-21）的资助。
Title: Morphological characteristics, developmental dynamics, and gene temporal expressions across various development stages of Aphis gossypii sexual female
Authors: LÜ Jingli, WANG Liuyu, ZHANG Kaixin, LI Dongyang, GAO Mengxue, GUO Lixiang, TANG Zhijuan, GAO Xueke, ZHU Xiangzhen, WANG Li, JI Jichao, LUO Junyu & CUI Jinjie
Journal of Cotton Research. 2024, 7: 38
https://doi.org/10.1186/s42397-024-00201-1
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