华南农业大学翁群芳课题组在《Ecotoxicology and environmental safety》上在线发表了题为“Comparative transcriptome analysis reveals the molecular mechanism of sterility induced by irradiation of Plutella xylostella (Linnaeus)”的研究成果。该研究中转录组测序和数据分析服务由元莘生物提供。

小菜蛾是十字花科植物的重要害虫，在世界范围内危害严重，每年都会造成严重的经济损失，而且小菜蛾的抗药性也在迅速增强；昆虫不育技术（SIT）是一种绿色防治方法，不会引起抗药性，通常诱导产生不育的雄性，进而控制整个害虫种群。

本研究借助NGS（高通量测序）研究探讨辐射对小菜蛾生殖功能的影响，初步揭示辐射下小菜蛾不育的响应机制。

研究设置了0 Gy、200 Gy和400 Gy共三个处理组别进行研究和NGS测序，每组3个生物学重复；对RNA-seq获得的表达矩阵进行差异分析，结果显示，随着辐射剂量的增加，各处理样品之间的差异增大，我们分别在200 Gy vs CK、400 Gy vs CK和400 Gy vs 200 Gy组中鉴定出3342（1682上调，1660下调）、1963（1042上调，92121下调）和1531（上调，721下调810），同时鉴定出在三组差异中存在的55个共有差异基因（DEG）。

Fig 1. 不同辐射剂量处理后的小菜蛾转录组数据分析

对上述鉴定到的DEG进行GO和KEGG数据库的注释和富集分析，分析结果显示：GO富集分析中显著富集到肽酶调节活性、先天免疫反应和生物刺激反应、生殖行为、变性（GO：0005576、GO：0061134、GO：0005045087、GO：0043207207、GO：005110707、GO：0009607、GO：0019098、GO：0007552）等功能上；KEGG富集分析结中显著富集到NF-kappa B受体信号通路、P450、P53、错配修复和磷酸化途径、JAK-STAT、Hippo（ko04064、ko00982、ko03430、ko04115 ko04622）等代谢通路上。

根据上述转录组的差异和富集结果，同时结合前期的磷酸化蛋白组分析结果，挑选了磷酸化途径中的关键DEGs（PxymTOR、PxyPI3K、PxyATG1、PxyPTEN、PxyCDK5、PxyJAK2、PxyNFkB、PxyAKT）进行定量验证，通过qRT-PCR验证其相对表达水平，进一步证实了测序结果的准确性。

综上结果可以证实随着辐射剂量的升高，可以有效通过激活JAK-STAT进而增强体内的磷酸化水平，诱导雄性小菜蛾的不育性。研究发现Hippo通路在辐射处理中导致差异基因显著增加，Hippo通路的激活可诱导细胞增殖修补机体损失，但也会使得睾丸失去生殖活性，该通路上的YAP蛋白被磷酸化，从而被泛素化降解。

综上，本研究通过NGS的RNA-seq揭示了Co辐射抑制小菜蛾雄性生殖行为的分子机制，并确定了不同照射剂量下的差异基因，并进一步通过定量实验证实了不同辐射剂量下的磷酸化调控模式的差异，本研究为今后研究辐射产生不育的发生机制及其磷酸化的调控机制提供了理论基础。