Нейропептид коразонин останавливает размножение у клопов-щитников при коротком световом дне

Исследователи из Университета Осаки выявили ключевой нейроэндокринный путь, связывающий сезонные изменения длины дня с подавлением размножения у клопа-щитника Riptortus pedestris. В исследовании, опубликованном в The Journal of Experimental Biology, показано, что нейропептид коразонин действует как молекулярный сигнал, запускающий репродуктивную диапаузу.

От света к физиологии

Фотопериодическая диапауза позволяет насекомым заранее подготовиться к неблагоприятному сезону. У R. pedestris самки при коротком дне (12 часов света/12 часов темноты) входят в диапаузу и прекращают откладывать яйца, в то время как при длинном дне развитие яичников продолжается. Ранее было известно, что информация о фотопериоде воспринимается сложными глазами и обрабатывается в оптических долях мозга, в области, содержащей клетки с циркадными белками (PERIOD) и пигмент-диспергирующим фактором (PDF). Однако путь передачи этого сигнала к репродуктивной системе оставался неясным.

Роль коразонина

Комбинируя РНК-интерференцию (RNAi), нейроанатомическое картирование и анализ экспрессии генов, учёные обнаружили, что коразонин, вырабатываемый в нейронах pars lateralis протоцеребрума, опосредует фотопериодическую диапаузу.

• При нокдауне экспрессии коразонина с помощью RNAi самки, находящиеся в условиях короткого дня, развивали зрелые яичники и откладывали яйца, то есть не входили в диапаузу.
• Нейроны, производящие коразонин, направляют свои отростки к комплексу corpus cardiacum–corpus allatum (нейрогемальному органу), но рецепторы коразонина там не экспрессируются.
• Вместо этого рецепторы локализованы в периферических тканях — жировом теле и яичниках. Это указывает, что коразонин действует на эти органы напрямую, а не через классический гормональный каскад.

Нейронная связь

Исследователи также обнаружили анатомическую связь между нейронами, экспрессирующими коразонин, и PDF-нейронами. Это позволяет предположить, что сезонные фотопериодические сигналы передаются от цепи нейронов PERIOD/PDF к репродуктивной системе через сигнализацию коразонином.

Адаптация к зиме

Учёные предполагают, что сокращение светового дня стимулирует выработку коразонина в мозге. Затем он высвобождается в гемолимфу и действует на жировое тело и яичники, способствуя накоплению энергетических запасов и подавляя развитие яичников — что и является адаптацией для переживания зимы.

Это исследование раскрывает нейрогормональные механизмы фотопериодической репродуктивной диапаузы и выявляет подавляющую роль коразонина в сезонном контроле размножения. Полученные данные могут стать основой для разработки экологичных стратегий контроля численности вредителей.