引言
光是昆虫最重要的环境视觉线索之一,调控着广泛的适应性行为(Warrant and Johnsen, 2013; van der Kooi等, 2021)。昆虫视觉系统以复眼和小眼为核心组成,能够探测特定光谱范围内的光刺激并将其转化为电信号。这些信号经视觉叶处理后传递至更高级的脑区,在那里完成整合性神经处理,最终触发昆虫的特定行为反应(Lazzari等, 2011; Jean-Guillaume和Kumar, 2022)。趋光行为是一种视觉引导的行为,涉及朝向或远离光源的定向运动(Kim等, 2019)。在夜行性昆虫中,趋光行为有助于导航、扩散、觅食、求偶和栖息地选择,从而影响其夜间时空分布(Sotthibandhu和Baker, 1979; Dacke等, 2013; Fabian等, 2024)。在昼行性昆虫中,趋光行为支持上升飞行、种群扩散、逃逸反应、飞行控制和授粉(Kring, 1972; Menzel和Greggers, 1985; Xiang等, 2010; Fabian等, 2024)。该行为还可应用于制定害虫防控策略,包括包括灯光诱捕在内的物理防治技术(Kim等, 2019; Wang等, 2025)。昆虫的感光能力是趋光行为的前提(Lazzari等, 2011; van der Kooi等, 2021)。然而,这种定向运动的执行需要消耗大量能量。目前尚不清楚哪条信号通路能够触发所需的能量动员。
神经肽调控广泛的生理功能,包括激素分泌、代谢和行为(Taghert和Nitabach, 2012; van den Pol, 2012)。这些信号分子通常通过G蛋白偶联受体发挥作用(N?ssel和Zandawala, 2020; N?ssel和Winther, 2010)。神经肽SIFamide(SIFa)及其受体(SIFaR)在节肢动物中构成一个高度保守的信号模块(Verleyen等, 2004; Verleyen等, 2009; Ayub等, 2021)。在昆虫中,SIFa特异性地表达于脑间神经节中的四个神经元,其广泛的突起投射至整个中枢神经系统,最显著地支配蘑菇体扇形部和椭球体——两个整合多模态视觉、触觉和嗅觉信息的神经节。功能研究表明,SIFamide信号通路在Drosophila melanogaster中调节性行为、睡眠-觉醒周期和运动活动(Terhzaz等, 2007; Park等, 2014);在半变态发育的接吻虫Rhodnius prolixus和鳞翅目Spodoptera frugiperda中促进觅食和取食行为(Ayub等, 2021; Linghu等, 2025);并在鞘翅目Tribolium castaneum中调节运动活动(Pang等, 2025)。综合以上研究发现,SIFa-SIFaR系统作为整合运动执行和代谢状态的枢纽,可能也参与调节昆虫的趋光行为。
亚洲木虱Diaphorina citri Kuwayama(半翅目:木虱科)是Candidatus Liberibacter asiaticus的主要传播媒介,后者是柑橘黄龙病(又称柑橘衰退病)的致病菌——这是全球最具破坏性的柑橘病害(Wang, 2019; Gottwald, 2010)。成虫表现出强烈的正趋光性,对紫外线(365–370 nm)和蓝光(400–470 nm)的光谱响应峰值最为显著,该行为特征介导其寄主定位和扩散(Paris等, 2015; Kalile等, 2022; Wang等, 2023a; Wang等, 2023b)。值得注意的是,我们此前的转录组学分析揭示,趋光个体的头部组织中SIFa的表达量显著高于非趋光同种个体(Wang等, 2023a; Wang等, 2023b)。基于此,我们假设SIFa信号级联在D. citri中充当调控趋光行为的调节节点。
在本研究中,我们对D. citri中的DcSIFa和DcSIFaR基因进行了精确鉴定和全面表征。随后,我们高精度地绘制了它们的空间表达模式,并成功运用RNA干扰(RNAi)技术评估了它们对D. citri趋光行为的功能需求。在此基础上,我们利用RNA-seq和逆转录定量实时PCR(RT-qPCR)研究了DcSIFa或DcSIFaR沉默后的下游转录变化和生理变化。通过阐明SIFamide信号通路在D. citri中通过调节能量动员调控趋光行为的机制,本研究推进了我们对视觉引导昆虫行为中能量供应的神经肽调节的理解。本研究从行为生态学的角度为半翅目昆虫的趋光行为提供了新的分子见解,并表明DcSIFa或DcSIFaR可作为害虫防控策略的潜在候选靶标。