《PLOS One》：Exploration of neuropeptides to identify potential target for regulating feeding behavior and development in Eurygaster integriceps
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神经肽调控昆虫的多种生理过程，包括取食、繁殖和发育，因此已成为下一代害虫防治策略中具有前景的物种特异性靶标。在本研究中，研究人员聚焦于先前从麦扁盾蝽（Eurygaster integriceps）全身体RNA-seq数据集中鉴定的13种与取食相关的神经肽。通过
神经肽调控昆虫的多种生理过程，包括取食、繁殖和发育，因此已成为下一代害虫防治策略中具有前景的物种特异性靶标。在本研究中，研究人员聚焦于先前从麦扁盾蝽（Eurygaster integriceps）全身体RNA-seq数据集中鉴定的13种与取食相关的神经肽。通过结合生物信息学和表达分析，研究人员表征了前体结构、预测了成熟肽，并量化了不同发育阶段、性别间以及关键取食相关器官（头部和肠道）中的表达水平。多种神经肽，包括Ast-A、Ast-B、Ast-C、AKH、SIF、ITP、Burs、sNPF、NPF和Crz，在雄性中的表达高于雌性，提示取食和代谢的性别二态性调控。此外，大多数神经肽在头部表达水平高于肠道，这与中枢神经调控功能一致。进一步地，生命周期发育阶段的神经肽表达模式显示，在早期发育阶段表达峰值出现，同时伴随阶段特异性变化，表明生长、取食行为和消化生理的协调调控。综合来看，这些发现提供了麦扁盾蝽中取食相关神经肽的首个详细分子和表达图谱，并为开发未来基于神经肽的、物种特异性的、环境安全的生物防治策略奠定了重要基础。
**论文解读：麦扁盾蝽取食相关神经肽的鉴定与表达分析**
**研究背景与问题**
麦扁盾蝽（Eurygaster integriceps）是西亚、中亚和东欧地区小麦和大麦的主要农业害虫，每年造成严重的经济损失（例如伊朗每年超过900万吨的质与量损失）。现有防治策略依赖化学杀虫剂、生物天敌和抗性品种，但面临环境担忧和依赖精准季节性行为知识的局限。分子层面信息，尤其是取食相关神经肽的发育和组织特异性表达数据缺乏，成为开发更靶向、可持续防控工具的关键知识缺口。神经肽作为调控昆虫取食、繁殖、发育等生理过程的信号分子，其与受体高度特异性结合，有望设计选择性杀虫靶标，降低对靶标害虫的适合度同时最小化环境副作用。因此，开展麦扁盾蝽神经肽系统的分子鉴定与表达特征研究，对于创新害虫管理策略具有重要价值。
**研究内容与结论**
研究人员基于前期全身体RNA-seq数据集（BioProject PRJNA1015108），聚焦13种与取食调控和脑-肠信号高度相关的神经肽，通过生物信息学预测前体结构与成熟肽，并利用定量实时PCR（qPCR）分析其在发育阶段（卵到5龄若虫及成虫）、性别（雌雄）以及关键取食器官（头部和肠道）中的表达模式。结果表明：多种神经肽（如Ast-A、Ast-B、CCH、AKH等）在早期若虫阶段表达高峰，提示其参与早期取食与生长调控；PDF和ITP呈现双相表达模式，可能参与蜕皮和生理适应；性别间表达差异显著，多数神经肽在雄性中表达更高，而CCH和PDF在雌性中占优；器官特异性表达显示大多数神经肽在头部高表达，Ast-C和CCH在肠道中高表达，SIF、AKH、NPF和Crz仅在头部检测到。该研究首次提供了麦扁盾蝽取食相关神经肽的详细分子和表达图谱，为基于神经肽的物种特异性、环境安全的生物防治策略奠定基础。论文发表在《PLOS One》。
**主要关键技术方法**
研究人员使用生物信息学流程挖掘转录组数据，利用SignalP 5预测信号肽，Domain Graph（DOG 2.0）可视化前体结构域，ClustalX 2.1进行多序列比对，WebLogo 2.8.2生成序列标志。同时，基于Veenstra标准注释前体激素切割位点，根据同源性推断翻译后修饰。定量表达分析采用实时定量PCR（qPCR），以18S rRNA（KP890857）为内参基因，使用2
?ΔΔCT方法计算相对表达量。样本采集自伊朗Varamin研究田的麦扁盾蝽野外种群，在实验室控制条件下饲养（16h光/8h暗，26±1°C，60±10%相对湿度），解剖获得头部和肠道组织。
**研究结果**
**1. 神经肽发现与结构预测**
通过转录组挖掘，研究人员鉴定了三种抑咽侧体素前体：Ast-A（212个氨基酸，编码8个成熟肽，保守C端基序XYXFGL酰胺）、Ast-B（174个氨基酸，编码7个成熟肽，保守C端基序XWXXXXGXW酰胺）、Ast-C（63个氨基酸，编码1个成熟肽，含-PISCF酰胺基序和二硫键）。三种脂动激素前体AKH-1、AKH-2、AKH-3分别编码65、67、120个氨基酸，其中AKH-3编码两个成熟肽，保守C端基序特征；Bursicon前体（Burs）长132个氨基酸，无C端甘氨酸，与东方蝽（Plautia stali）同源性89%。CCHamide前体（CCH）95个氨基酸，成熟肽含两个半胱氨酸，保守基序GCXSFGHSCXGGH酰胺。Corazonin前体有两种：Crz-1（99个氨基酸）和Crz-2（80个氨基酸），分别编码11个成熟肽，保守序列QTFQYSRGWTN酰胺。蜕皮触发激素前体（ETH）149个氨基酸，编码三个14个氨基酸的成熟肽，保守VPRL酰胺基序。离子转运肽前体（ITP）183个氨基酸，成熟肽79个氨基酸含6个半胱氨酸，与茶翅蝽（Halyomorpha halys）同源性99%。神经肽F前体（NPF）104个氨基酸，成熟肽29个氨基酸含RPRF酰胺基序；短神经肽F前体（sNPF）89个氨基酸，成熟肽12个氨基酸含XPXRLRF酰胺基序。色素分散因子前体（PDF）85个氨基酸，成熟肽18个氨基酸，与南方绿蝽（Nezara viridula）同源性>80%。SIFamide前体（SIF）76个氨基酸，成熟肽GYRKPPFNGSIF酰胺，与东方蝽同源性93%。
**2. 发育阶段表达谱**
qPCR分析显示，13种神经肽基因在麦扁盾蝽发育阶段呈现动态变化。早期若虫（SI1-SI2）中Ast-A、Ast-B、CCH、AKH、Crz和sNPF表达水平最高；后期若虫（SI3-SI5）中多数基因表达降低，但PDF和ITP在SI3下降后于SI4回升（双相模式）。Ast-C在卵中表达最高（比其他阶段高3.2倍），提示其在早期胚胎发育中的作用。CCH在SI1中比SI5高2.9倍；AKH在SI2达到峰值（比卵高3.1倍）；Burs在SI2比SI5高2.6倍；ETH在SI1中比卵高3.0倍；sNPF在SI1比SI5高3.5倍，NPF高2.9倍。这些结果表明神经肽在早期发育阶段对取食、生长和蜕皮具有关键调控作用。
**3. 性别特异性表达谱**
成年雌雄比较显示，Ast-A、Ast-B、Ast-C、AKH、SIF、ITP、Burs、sNPF、NPF和Crz在雄性中表达显著高于雌性；CCH和PDF在雌性中表达更高；ETH无显著性别差异。这提示神经肽参与性别二态性生理功能，如繁殖、代谢和行为适应。
**4. 器官特异性表达谱**
头部和肠道表达比较：所有13种神经肽在头部均有表达，但SIF、NPF、Crz和AKH在肠道中未检测到。Ast-A、Ast-C和CCH在肠道中表达显著高于头部；Ast-B、PDF、ITP、sNPF和ETH在头部优势表达；Burs在头部和肠道间无显著差异。这表明大多数神经肽主要作为神经调控因子，而Ast-C和CCH可能作为脑-肠肽参与消化生理调控。
**讨论与结论**
讨论部分总结了神经肽结构保守性和功能多样性：抑咽侧体素（Ast-A、Ast-B、Ast-C）参与保幼激素调控；AKH调节脂质和碳水化合物代谢；CCH刺激取食；ETH启动蜕皮；ITP促进离子转运和水重吸收；NPF/sNPF调控取食和代谢；SIF调节性行为和取食；PDF参与昼夜节律。发育阶段表达模式支持早期若虫中神经肽对取食刺激和生长的作用，以及PDF和ITP在蜕皮过渡中的潜在角色。性别差异反映神经肽在繁殖和代谢中的专门化作用。器官特异性表达表明大多数神经肽在中枢神经系统发挥调控功能，而Ast-C和CCH在肠道中可能参与消化生理。
**研究结论**：本研究对麦扁盾蝽（E. integriceps）中13种取食相关神经肽进行了详细的功能表征。通过利用先前生成的全身体RNA-seq数据集进行数据挖掘，研究人员进行了结构分析和表达谱分析，揭示了每种神经肽特有的时间、性别和组织特异性表达模式。Ast-A、Ast-B、CCH、AKH、Crz和sNPF在早期若虫中表达升高支持它们对若虫取食和生长的显著贡献，而PDF和ITP的双相表达模式提示这些神经肽参与蜕皮和昼夜节律调控。值得注意的是，大多数神经肽的表达在性别间存在差异，雄性表达多于雌性（CCH和PDF除外），这表明它们在繁殖和代谢中的专门化作用。大多数神经肽主要定位于脑部支持其神经调控作用，但Ast-C和CCH的肠道特异性表达提示其在消化生理中的进一步作用。根据这些发现，神经肽信号可能通过一种称为神经肽信号的过程，被用于物种特异性的害虫控制。为了在综合害虫管理策略中开发传统杀虫剂的可持续替代品，未来研究必须专注于这些神经肽及其受体结合的功能表征，以确认它们在取食和发育中的作用。
