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为探究大气 CO2浓度升高和卵滞育时长对埃及伊蚊觅食行为的影响机制，研究人员开展转录组分析。结果显示二者影响代谢、异生物质降解及化学感应功能相关基因表达，该研究为了解气候变化对病媒昆虫的影响提供依据。
在全球气候变化的大背景下，人类活动排放的大量温室气体使得大气中二氧化碳（CO
2）浓度不断攀升。这一变化可不仅仅影响着地球的气候，还对各类生物的生存和繁衍产生了深远的影响。蚊子作为疾病传播的重要媒介，其生活史的各个阶段都受到 CO
2浓度变化的影响，而卵滞育时长更是在其中起到了关键的调节作用。以往的研究发现，CO
2浓度升高会影响蚊子的幼虫生存、发育以及成虫的存活和取食行为，但具体的分子机制却一直不太清楚。蚊子主要依靠嗅觉系统来寻找花蜜和血液等资源，那么 CO
2浓度升高和卵滞育时长的变化是如何影响蚊子嗅觉系统的呢？这成了科研人员亟待解决的问题。
为了揭开这个谜团，来自瑞典农业科学大学植物保护生物学系疾病媒介组和马克斯?普朗克下一代昆虫化学生态中心的研究人员 Sukritha Nalikkaramal、Sharon Rose Hill 和 Rickard Ignell 等人开展了相关研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为我们深入了解气候变化对病媒昆虫的影响提供了重要线索。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，在蚊子饲养方面，将埃及伊蚊（Ae. aegypti）在特定温湿度和光照周期下饲养，通过控制 CO2浓度（400 ppm 为当前环境浓度，1000 ppm 为升高浓度）和卵滞育时长（2 周或 3 - 6 个月）来设置不同实验组。其次，收集羽化 30±6 h 的雌蚊触角和下颚须组织样本。然后，利用 RNA 提取试剂盒提取总 RNA，通过高通量测序技术构建转录组文库进行测序。最后，运用主成分分析（PCA）、基因本体（GO）分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）分析等生物信息学方法对测序数据进行分析。
研究结果如下：
- RNA 测序：研究人员在埃及伊蚊基因组的 19804 个注释基因中，检测到 17439 个基因，其中 10226 个基因可靠表达。触角和下颚须文库中分别有 8833 个和 9510 个基因可靠表达。通过核心真核基因映射评估测序质量和深度，结果表明测序质量良好。
- 总体和差异表达：PCA 分析显示，43.2% 的文库间差异基于嗅觉器官类型，1.9% 的下颚须文库间差异基于 CO2条件。CO2水平和卵滞育时长对触角总体基因表达无显著影响，但卵滞育时长显著影响下颚须总体基因表达，CO2水平及二者交互作用对下颚须总体基因表达影响不显著。GO 分析发现，在 CO2升高和卵滞育延长的交互作用下，触角和下颚须文库中差异表达基因（DEGs）主要集中在分子功能、氧化还原酶活性、肽酶活性和水解酶活性等类别，其中包含多个化学感应基因。KEGG 通路分析确定了 39 个独特的代谢通路，包括代谢、次生代谢物生物合成和异生物质降解等通路，在不同条件下，触角和下颚须中均有 DEGs 参与这些通路。
- 外周化学感应基因的调控：
- 气味受体（ORs）：在 97 个注释的 Ors 中，88 个和 3 个分别在触角和下颚须中可靠表达。Orco 未显著调控，在高 CO2条件下，来自较老卵的雌蚊触角中 Or50 和 Or86 表达量显著增加，而下颚须中的 3 个 Ors 未受 CO2和卵滞育时长影响。
- 离子型受体（IRs）：52 个注释的 Irs 中，33 个和 4 个分别在触角和下颚须文库中可靠表达。Ir25a 在经历延长卵滞育期且在高 CO2条件下饲养的雌蚊下颚须中丰度显著降低，在环境 CO2条件下，延长卵滞育期会使触角中的 Ir75k 丰度增加。
- 味觉受体（GRs）：41 个注释的 Grs 中，9 个和 5 个分别在触角和下颚须文库中可靠表达，均未发现差异调控。
- 非典型化学受体相关家族：14 个注释的 Trps 和 46 个注释的 pickpocket 基因在触角和下颚须中部分可靠表达，但均未显示出对 CO2条件或卵滞育期的差异表达。编码感觉神经元膜蛋白（SNMPs）的基因中，SCRB6 和 SNMP1 在高 CO2和环境 CO2条件下，随着卵滞育期延长，在下颚须中的表达均下调。
- 可溶性气味结合蛋白：编码气味结合蛋白（OBPs）和化学感应蛋白（CSPs）的基因在触角和下颚须文库中高度丰富。在触角中，只有 OBP25 在高 CO2和延长卵滞育期条件下丰度增加；在下颚须中，多个 OBPs 受 CO2和卵滞育期差异调控。CSPs 在触角文库中无差异表达，在下颚须文库中，部分 CSPs 在不同 CO2条件下随卵滞育期延长丰度降低。
研究结论和讨论部分指出，CO2浓度升高的影响具有基因家族特异性，而卵滞育时长对基因表达有显著且全面的影响，尤其在下颚须中。触角和下颚须中参与代谢和异生物质降解的基因差异表达，体现了对 CO2升高和卵滞育延长的应激反应。化学感应基因家族成员的差异调节，可能影响埃及伊蚊的觅食行为。此外，CO2升高可能通过影响解毒酶基因转录，改变气味结合蛋白折叠和功能，进而影响嗅觉信号传导，但具体机制仍有待进一步研究。这项研究揭示了气候变化相关因素对蚊子外周嗅觉系统的影响，为理解病媒昆虫行为变化提供了分子层面的依据，对防控蚊媒疾病具有重要意义，也为后续研究指明了方向，比如进一步探究这些基因表达变化如何具体影响蚊子的行为和生态适应性等。
