本报讯（记者王昊昊 通讯员赵玉莲）华中农业大学教授王小平、加拿大阿尔伯塔大学助理研究员刘文、湖南农业大学青年教师高俏等研究发现，昆虫核心生物钟基因Clock（Clk）和cycle（cyc）实际上并不是通过昼夜节律的“计时”发挥作用的，而是以一种非典型方式直接作用于外周内分泌器官，调控昆虫体内激素水平，从而控制是否进入滞育。相关研究成果近日在线发表于美国《国家科学院院刊》。

许多昆虫在冬季会进入一种休眠状态——滞育，以应对低温和资源短缺等环境挑战。光照长短的变化（即光周期）作为最稳定的季节性信号，是调控滞育的主要环境因子。长期以来，科学界普遍认为生物钟系统通过“计时”功能帮助昆虫感知光周期，从而决定是否进入滞育。

研究团队以重要的天敌昆虫异色瓢虫为研究对象。该昆虫在短日照和低温条件下会进入生殖滞育状态，具有典型的冬季滞育特性。通过基因敲降实验，研究人员发现，只有Clk和cyc两个生物钟正向调控基因会显著影响滞育进入，而传统的生物钟负调控因子如per、tim等并不参与其中。此外，Clk和cyc的表达水平受光周期调控，但并不表现出明显的节律性振荡。研究证实Clk和cyc通过影响保幼激素合成来调控异色瓢虫滞育发生。

除了生物钟基因外，研究人员还发现一个名为DMAP1的表观遗传因子是调控昆虫冬眠的关键。它并非通过DNA甲基化，而是通过与NuA4/TIP60蛋白复合体协作发挥作用。

研究进一步发现，生物钟蛋白（CLK-CYC）能直接与DMAP1、TIP60等组成一个“工作团队”。这个团队专门在合成保幼激素的“工厂”——咽侧体中工作。实验证实，在该“工厂”中破坏这个团队的功能，就会导致保幼激素停产，从而触发“冬眠”。这表明，生物钟基因与表观遗传因子组成了一个直接调控激素的复合体，这套机制在多种昆虫中都存在，是一个保守且核心的调控开关。

该研究揭示了生物钟基因通过一种非传统机制，调控昆虫应对寒冷冬季的滞育过程，为理解昆虫季节性适应机制提供了新视角。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1073/pnas.2510550122