揭示蚂蚁社会分工奥秘 创新班学子首次绘出切叶蚁RNA编辑图谱

　　蚁后肩负起整个种群大家庭的统管，产卵和繁衍后代；工蚁负责食物的采集，饲喂幼虫和蚁后以及建造、扩大巢穴。庞大的蚁群有着明确的社会分工、严格的等级分化，是什么让看似低等的小昆虫有着如此社会化的属性呢？
　　9月30日，“华南理工大学—深圳华大基因研究院”生命科学创新学院基因组科学创新班、2010级生物化学与分子生物学专业硕士生李启业为第一作者，2011级微生物学专业博士生王宗吉为并列第一作者，2010级生物技术专业本科生周旸为署名作者，华南理工大学为第一完成单位，深圳华大基因研究院、丹麦哥本哈根大学等单位共同合作完成的《切叶蚁等级特异的RNA编辑组》（Caste-specific RNA editomes in the leaf-cutting ant Acromyrmex echinatior）研究成果在国际顶级学术期刊《自然• 通讯》（Nature Communications）上公开发表。
　　切叶蚁（Acromyrmex echinatior）因能从植物上切下叶子而得名，并对叶片进行加工用来种植真菌作为食物。作为一种真社会性昆虫，切叶蚁具有明确的劳动分工，行为模式可以说已经进入了“农业社会”。因此切叶蚁具有其他蚂蚁不具备的行为模式，是研究行为分化很好的模型。
　　目前认为，等级分化主要通过基因差异表达，DNA甲基化以及组蛋白修饰等分子机制决定，然而对于基因转录后调控机制的影响却知之甚少。RNA编辑作为一种转录后调控，通过在基因的转录产物上增加、删除或取代某些核苷酸，从而使RNA序列不同于其DNA模版。相关研究表明RNA编辑对于保持神经元正常功能，以及调节生物行为模式有着重要的作用。本研究不仅首次绘制出了切叶蚁RNA编辑图谱，而且证明了RNA编辑对于调控切叶蚁等级间行为的分化具有重要作用，极大地拓宽了对等级分化分子机制的认识，也为真社会性动物的进化研究提供了新的思路。
　　研究中，研究人员利用链特异性RNA-seq以及DNA重测序技术，结合自主研发流程对切叶蚁不同等级的处蚁后和大、小工蚁进行了全面、准确地检测，平均获得了11000个编辑位点，实验验证其准确度高达99%。研究人员发现在切叶蚁中能发生RNA编辑的基因主要与神经信号传导、节律调节等功能相关，这暗示着RNA编辑作为一种转录后修饰，精细地调控着切叶蚁脑部的基因表达，从而实现等级间的行为差异。通过和其他蚂蚁的比较分析，切叶蚁8-23%的编辑位点在蚂蚁中是保守存在的，这些编辑位点可能和蚂蚁真社会性的进化相关联。此外，研究人员还发现不同样品的全基因组RNA编辑模式和等级状态明显相关，而且还鉴定出了一批等级间显著差异编辑的位点，首次证明了RNA编辑对于蚂蚁行为的等级分化具有关键的调控作用。
　　切叶蚁基因组图谱和注释数据库的公布，极大地促进了切叶蚁等级差异RNA编辑组这一课题的开展。作为该项目的主要负责人，李启业负责此项研究的项目设计、分析指导和文章撰写；王宗吉承担了项目的主要分析工作，周旸负责对分析结果进行实验验证。
　　据悉，这是基因组科学创新班学子在国际顶级学术期刊上以第一作者身份发表的第三篇文章，也是在《自然》及其系列子刊上以第一作者身份发表的第二篇文章。自2009年3月“华工—华大”基因组科学创新班成立以来，创新班同学在科研上取得丰硕成果，共有58人次分别以第一作者、并列第一作者或署名作者身份在《Nature》、《Science》、《Cell》、《The New England Journal of Medicine》等国际顶尖学术杂志上发表高水平学术论文46篇。（图文/通讯员 樊丽 高惠君 生物科学与工程学院 编辑/周玉）