揭示螞蟻社會分工奧秘 創(chuàng)新班學子繪制首張切葉蟻RNA編輯圖譜
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??????????????????????????????????文章原文??????????????????????????????????????????????????????????????????????? 李啟業(yè)、王宗吉、周旸
?????? 蟻后肩負起整個種群大家庭的統(tǒng)管，產卵和繁衍后代；工蟻負責食物的采集，飼喂幼蟲和蟻后以及建造、擴大巢穴。龐大的蟻群有著明確的社會分工、嚴格的等級分化，是什么讓看似低等的小昆蟲有著如此社會化的屬性呢？
9月30日，“華南理工大學—深圳華大基因研究院”生命科學創(chuàng)新學院基因組科學創(chuàng)新班、2010級生物化學與分子生物學專業(yè)碩士生李啟業(yè)為第一作者，2011級微生物學專業(yè)博士生王宗吉為并列第一作者，2010級生物技術專業(yè)本科生周旸為署名作者，華南理工大學為第一完成單位，深圳華大基因研究院、丹麥哥本哈根大學等單位共同合作完成的《切葉蟻等級特異的RNA編輯組》（Caste-specific RNA editomes in the leaf-cutting ant Acromyrmex echinatior）研究成果在國際頂級學術期刊《自然? 通訊》（Nature Communications）上公開發(fā)表。
切葉蟻（Acromyrmex echinatior）因能從植物上切下葉子而得名，并對葉片進行加工用來種植真菌作為食物。作為一種真社會性昆蟲，切葉蟻具有明確的勞動分工，行為模式可以說已經進入了“農業(yè)社會”。因此切葉蟻具有其他螞蟻不具備的行為模式，是研究行為分化很好的模型。
目前認為，等級分化主要通過基因差異表達，DNA甲基化以及組蛋白修飾等分子機制決定，然而對于基因轉錄后調控機制的影響卻知之甚少。RNA編輯作為一種轉錄后調控，通過在基因的轉錄產物上增加、刪除或取代某些核苷酸，從而使RNA序列不同于其DNA模版。相關研究表明RNA編輯對于保持神經元正常功能，以及調節(jié)生物行為模式有著重要的作用。本研究不僅首次繪制出了切葉蟻RNA編輯圖譜，而且證明了RNA編輯對于調控切葉蟻等級間行為的分化具有重要作用，極大地拓寬了對等級分化分子機制的認識，也為真社會性動物的進化研究提供了新的思路。
研究中，研究人員利用鏈特異性RNA-seq以及DNA重測序技術，結合自主研發(fā)流程對切葉蟻不同等級的處蟻后和大、小工蟻進行了全面、準確地檢測，平均獲得了11000個編輯位點，實驗驗證其準確度高達99%。研究人員發(fā)現(xiàn)在切葉蟻中能發(fā)生RNA編輯的基因主要與神經信號傳導、節(jié)律調節(jié)等功能相關，這暗示著RNA編輯作為一種轉錄后修飾，精細地調控著切葉蟻腦部的基因表達，從而實現(xiàn)等級間的行為差異。通過和其他螞蟻的比較分析，切葉蟻8-23%的編輯位點在螞蟻中是保守存在的，這些編輯位點可能和螞蟻真社會性的進化相關聯(lián)。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)不同樣品的全基因組RNA編輯模式和等級狀態(tài)明顯相關，而且還鑒定出了一批等級間顯著差異編輯的位點，首次證明了RNA編輯對于螞蟻行為的等級分化具有關鍵的調控作用。
切葉蟻基因組圖譜和注釋數(shù)據庫的公布，極大地促進了切葉蟻等級差異RNA編輯組這一課題的開展。作為該項目的主要負責人，李啟業(yè)負責此項研究的項目設計、分析指導和文章撰寫；王宗吉承擔了項目的主要分析工作，周旸負責對分析結果進行實驗驗證。
據悉，這是基因組科學創(chuàng)新班學子在國際頂級學術期刊上以第一作者身份發(fā)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發(fā)表的第二篇文章。自2009年3月“華工—華大”基因組科學創(chuàng)新班成立以來，創(chuàng)新班同學在科研上取得豐碩成果，共有58人次分別以第一作者、并列第一作者或署名作者身份在《Nature》、《Science》、《Cell》、《The New England Journal of Medicine》等國際頂尖學術雜志上發(fā)表高水平學術論文46篇。（圖文/通訊員 樊麗 高惠君 生物科學與工程學院 編輯/周玉）
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