萤火虫为何能发光？ 湖北学者揭示成虫发光器发育机制

湖北日报讯　（记者韩晓玲）“有两个与萤火虫腹部发育相关的转录因子通过互作，能够启动并调控发光蛋白的表达。让其中任何一个转录因子‘沉默’，都导致萤火虫不发光甚至黑化。”3月10日，华中农业大学植物科学技术学院教授付新华向记者介绍，针对“萤火虫为何能发光”，他和团队成员通过研究，揭示了萤火虫成虫发光器发育和发光调控的分子机制。

3月6日，这一科研成果在国际学术杂志《自然－通讯》上发表。

付新华介绍，“囊萤映雪”的成语告诉我们，古人就已注意到萤火虫的发光现象。萤火虫的发光是一种生物化学反应，是由荧光素酶、荧光素、氧气、镁离子、腺嘌呤核苷三磷酸等经过高效生化反应而产生的冷光。

付新华从2000年开始致力于萤火虫分类学、行为学、发育学及保护生物学的研究。“萤火虫成虫发光器的发育机制和闪光控制机制，可说是萤火虫研究中两个基本的问题，也是很难的问题。”付新华说，在短短7天的蛹期，成虫发光器快速地从无到有、发育成熟并发出耀眼闪光。那么，萤火虫成虫发光器如何在短期内迅速发育而成？其背后机制是什么？

付新华由此展开研究，却一直未发现与萤火虫成虫发光器发育直接相关的新基因。2018年，他转换研究思路：萤火虫也可能是利用常见基因进化出发光的功能，而且萤火虫发光的部位在腹部，或许可以尝试从与腹部发育相关的基因入手。

付新华解剖了1000多只水栖萤火虫雷氏萤蛹的发光器，对雷氏萤蛹的前、中、后期及成虫进行转录组测序之后，锁定了“Homeobox转录因子”。这是一类发育调控基因，掌管着动物形体的发育，包含近百个基因。他和团队成员通过实验发现，其中有两个关键的转录因子“AlAbd－B”和“AlUnc－4”通过互作，启动并调控荧光素酶也就是发光蛋白的表达。这两个转录因子中，不管哪个“沉默”，萤火虫都不会发光。

付新华说，弄清萤火虫成虫发光器的发育机制，有助于了解萤火虫生物多样性形成的机制，也将提高公众对于萤火虫的认识，有利于生物多样性保护。下一步，团队还将努力揭示萤火虫闪光控制的机制。