張傳溪教授團(tuán)隊(duì)在eLife發(fā)文揭示稻飛虱納米分辨率的三維結(jié)構(gòu)
2021年2月23日，張傳溪教授團(tuán)隊(duì)在eLife上在線發(fā)表了題為“Three-dimensional reconstruction of a whole insect reveals its phloem sap-sucking mechanism at nano-resolution”的研究論文，首次利用大尺度三維電鏡技術(shù)重構(gòu)出稻飛虱納米分辨率的三維結(jié)構(gòu)，揭示了其內(nèi)部組織器官尤其是口器和氣管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，這也是利用該技術(shù)構(gòu)建的第一個(gè)完整昆蟲(chóng)三維結(jié)構(gòu)。
稻飛虱屬于半翅目，是最具毀滅性的水稻害蟲(chóng)。褐飛虱群體每年從中南半島遷飛至我國(guó)，韓國(guó)，日本等地，對(duì)農(nóng)業(yè)造成巨大的損失。團(tuán)隊(duì)收集了長(zhǎng)600微米的褐飛虱若蟲(chóng)完整的三維電鏡數(shù)據(jù)，并利用計(jì)算機(jī)處理技術(shù)重構(gòu)了其消化、神經(jīng)、呼吸等生理系統(tǒng)并解析了取食過(guò)程中口器刺入植物的過(guò)程。?
張傳溪教授團(tuán)隊(duì)在中央神經(jīng)系統(tǒng)中構(gòu)建了24個(gè)神經(jīng)纖維網(wǎng)；在消化系統(tǒng)等組織中發(fā)現(xiàn)了四種不同的共生菌，其中含真菌共生菌的菌胞是單個(gè)細(xì)胞，但占據(jù)了腹部22%的體積。在唾液腺中發(fā)現(xiàn)了包括副腺在內(nèi)的10種腺體；在氣管中發(fā)現(xiàn)了類似交通環(huán)島的四通環(huán)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以連通身體左右兩側(cè)的氣管網(wǎng)絡(luò)。對(duì)取食的褐飛虱頭殼內(nèi)的肌肉的分析表明，褐飛虱通過(guò)壓縮喙部從而使口針伸出，這個(gè)結(jié)論和以前認(rèn)為的由肌肉直接控制口針刺入植物大相徑庭。
論文還提供了一份非常有用的Interactive 3D pdf 文件，讀者可以任意放大縮小和從不同角度觀察感興趣組織的三維結(jié)構(gòu)，為教學(xué)科研提供了仔細(xì)觀測(cè)該昆蟲(chóng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及互相之間關(guān)系的互動(dòng)課件。
編輯評(píng)論指出，半翅目昆蟲(chóng)包括傳播美洲錐蟲(chóng)病的獵蝽以及傳播植物病毒的蚜蟲(chóng)等，都具有專門用于吸食液態(tài)食物的口器，這篇文章的作者使用電子顯微鏡重建了這些微小的口器結(jié)構(gòu)，并展示出了形態(tài)和功能的匹配，對(duì)所有對(duì)動(dòng)物形態(tài)和進(jìn)化感興趣的人來(lái)說(shuō)，這是一篇引人入勝的優(yōu)秀研究；同時(shí)指出這一首次昆蟲(chóng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的納米級(jí)重建，對(duì)于教科書(shū)來(lái)說(shuō)非常有用，并且有助于推動(dòng)如今個(gè)體水平上的基本生物學(xué)的復(fù)興。
浙江大學(xué)昆蟲(chóng)所研究生王欣秋、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院冷凍電鏡中心工程師郭建勝為該研究的共同第一作者，張傳溪教授為通訊作者。浙江大學(xué)昆蟲(chóng)研究所博士后李丹婷等參與了研究。該研究的三維電鏡數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理工作全部在浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院冷凍電鏡中心完成。
論文鏈接：https://elifesciences.org/articles/62875
（昆蟲(chóng)科學(xué)研究所）
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開(kāi)發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com