金龟子雌性角可塑性进化的转录组学基础

本研究通过转录组学比较分析三种不同角形形态和营养敏感性的甲虫，揭示雌性角形过度演化通过保守调控网络与物种特异性机制共同作用，并存在显著性别差异。

　　

摘要

背景

昆虫的夸张特征通常是通过对营养敏感的生长机制演化而来的，然而现有研究主要集中在自然界中普遍存在的雄性夸张现象上，对于雌性夸张的发育和进化基础以及性别间可塑性的差异了解甚少。

结果

在这里，我们研究了三种具有不同角形态和营养响应性的Onthophagus甲虫中雌性角可塑性的转录组基础。系统发育分析表明，原始的雌性角是祖先状态，而夸张的、对营养敏感的角是在衍生谱系中演化出来的。比较转录组学研究发现，雌性角可塑性的增强主要通过招募和调节保守的调控网络来实现，而受物种限制的基因的贡献相对有限。尽管在两种具有增强雌性角可塑性的物种中都依赖于保守的调控模块，但角可塑性背后的转录谱在很大程度上是特定于谱系的。在O. rectecornutus中，雌雄两性都拥有夸张的角，性别比较显示，雄性和雌性依赖于截然不同的基因集进行表达，只有少数基因对营养变化有共同反应。

结论

总体而言，我们的研究结果表明，雌性角的夸张特征是通过保守的调控机制与特定于谱系的调控机制共同作用形成的，并且在转录调控上存在明显的性别差异。更广泛地说，我们的发现强调了如何以谱系和性别特异性的方式重新配置保守的发育工具包，从而演化出新的、具有可塑性的夸张特征。