昆虫性信息素诱导雄性性成熟的神经内分泌机制研究：以Agrotis ipsilon蛾为例

为解决昆虫性信息素如何加速雄性性成熟这一科学问题，法国索邦大学团队通过研究蛾类Agrotis ipsilon，发现性信息素暴露通过激活保幼激素(JH)信号通路（涉及Met1和Kr-h1基因），同步促进附属性腺(ASGs)发育和嗅觉中枢(ALs)成熟，揭示了化学感受经验调控生殖同步化的内分泌机制。该成果发表于《Insect Biochemistry and Molecular Biology》，为动物适应性繁殖策略提供新见解。

　　

在自然界中，动物需要精准协调生殖行为与生理成熟的时机，以避免能量浪费并提高繁殖成功率。这一过程常受到环境化学信号的调控，其中性信息素作为关键通讯分子，能加速未成熟个体的性发育。然而，这种"化学对话"背后的分子机制始终是未解之谜。以夜蛾Agrotis ipsilon为模型，法国索邦大学（Sorbonne Université）的研究团队揭开了性信息素通过神经内分泌系统调控雄性性成熟的神秘面纱。

这项研究聚焦一个有趣现象：未成熟雄性蛾接触雌性性信息素后，会提前表现出求偶行为和生殖系统发育。研究人员通过整合行为学、分子生物学和内分泌学方法，首次证实这种"化学催熟"效应依赖于保幼激素(JH)信号通路的激活。论文发表在昆虫学顶级期刊《Insect Biochemistry and Molecular Biology》上，为理解动物如何根据环境线索调整生殖策略提供了范式转变。

研究采用多维度技术手段：通过风洞实验量化性信息素引导的定向飞行行为；利用高效液相色谱(HPLC)测定JH-II及其酸衍生物水平；采用RT-qPCR分析JH信号通路关键基因Met1和Kr-h1的表达；设计双重RNA干扰实验验证基因功能；结合显微测量和BCA法评估附属性腺(ASGs)形态与蛋白含量。所有实验均在严格控制的光周期条件下进行，样本来自实验室标准化饲养群体。

【性信息素预暴露促进雄性性行为】
研究发现，未成熟雄性接触100 ng性信息素24小时后，对性信息素的定向飞行反应比例从10%跃升至40%。这种行为变化与嗅觉中枢(ALs)神经元敏感性增强相关，暗示性信息素能"启动"神经系统的性反应程序。

【加速附属性腺发育】
暴露48小时后，附属性腺(ASGs)长度增长76%（从2.5 cm至4.4 cm），蛋白含量激增158%（64 μg升至165 μg）。这种同步发育确保雄性在行为成熟时已具备完整的生殖功能。

【JH生物合成与信号通路激活】
性信息素暴露24小时即显著提升JH-II酸合成速率（7 pg/CA/h升至16 pg/CA/h），48小时后血淋巴JH-II水平增加67%（152 pg/μL至254 pg/μL）。伴随JH水平升高，ASGs和ALs中Met1和Kr-h1表达显著上调，形成完整的JH信号传导链。

【基因沉默验证功能机制】
通过RNAi敲低Met1或Kr-h1，性信息素的促熟效应被显著抑制：行为反应率降低30%，ASG蛋白合成减少30%，腺体长度缩短28%。双重dsRNA设计确保实验结果特异性，证实JH-Met1-Kr-h1轴是性信息素作用的核心通路。

这项研究构建了"化学信号-内分泌响应-生殖成熟"的完整调控框架：雌性释放的性信息素被雄性感知后，通过刺激corpora allata(CA)增强JH合成，升高的JH水平通过Met1受体激活Kr-h1转录因子，进而协调神经系统(ALs)与生殖系统(ASGs)的同步发育。这种精巧的机制使雄性能够根据交配机会动态调整性成熟节奏，为理解昆虫生殖策略进化提供新视角。

更深远的意义在于，该发现揭示了跨物种保守的生殖调控原理。与哺乳动物中"信息素-GnRH-性激素"轴类似，昆虫采用"信息素-JH-Met1"通路实现环境-内分泌对话，暗示生命体在进化中形成了趋同的生殖调控策略。未来研究可探索信息素如何经嗅觉神经元传递至CA的神经环路，以及该机制在害虫防治中的应用潜力。