近日，江西农业大学蜜蜂研究团队在《Nature》子刊《Communications Biology》在线发表题为“Knockout of a single Pax6 gene (toy but not ey) leads to compound eye deficiency and small head in honeybees”研究论文。
项目组对蜜蜂Pax6两个同源基因ey (eyeless)和toy (twin of eyeless)进行了准确鉴别，研究了其在蜜蜂复眼、头及大脑发育形成中的具体功能。首先通过BLAST序列比对及系统发育推断，明确了蜜蜂Pax6基因存在两个拷贝，分别为ey和toy，且toy相较ey在进化上更加保守。然后采用CRISPR/Cas9基因编辑技术，促使这两个基因的基因组位点发生突变，并深入比较了突变型蜜蜂与野生型蜜蜂在形态学上的差异。研究结果表明：ey基因突变虽然导致蛹期发育停滞，但其头部和眼睛的发育仍维持正常；而toy基因功能的丧失则显著导致蜜蜂头和脑的体积锐减，并完全丧失复眼。鉴于toy基因突变引发的显著头部及眼睛表型变化，研究团队进一步对toy突变体与野生型蜜蜂进行了幼虫、预蛹、蛹和成虫四个发育阶段的基因表达差异分析，揭示了toy功能丧失后蜜蜂头部组织转录组景观的变化。相较于其他昆虫（如黑腹果蝇），ey基因在调控蜜蜂复眼发育的基因网络中并非占据核心地位。在蜜蜂中，toy基因承担了原本由ey基因主导的核心功能角色。这一发现不仅丰富了对蜜蜂特定基因功能理解，也为深入探索昆虫基因调控网络提供了新视角。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s42003-024-07016-5。
