The making of a queen: TOR pathway is a key player in diphenic caste development.
The making of a queen: TOR pathway is a key player in diphenic caste development.
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DOI：
10.1371/journal.pone.0000509
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发表时间：
2007-06-06
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Amdam GV
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Patel A;Fondrk MK;Kaftanoglu O;Emore C;Hunt G;Frederick K;Amdam GV
蜜蜂（Apis mellifera）提供了双性发育的主要例子。雌性幼虫的过度喂养会产生蜂王（大型繁殖体）。适度的饮食产生工人（小帮手）。将供应与女性发育命运联系起来的信号通路尚不清楚，但我们推断它可能包括 TOR（雷帕霉素靶标），这是一种控制生物体生长的营养和能量感应激酶。在此，通过雷帕霉素/FK506 药理学和 RNA 干扰 (RNAi) 基因敲低研究了意大利蜜蜂 TOR (amTOR) 在种姓决定中的作用。我们发现，在注定成为蜂王的幼虫中，TOR 抑制剂雷帕霉素会诱导工蜂特征的发育，而这些特征被拮抗剂 FK506 所阻断。此外，蜂王命运与蜜蜂 TOR 编码基因 amTOR 的活性升高有关，而 amTOR 基因敲低会阻止蜂王命运并导致个体具有工蜂形态。因此，经过大量研究的昆虫二态性可以由 TOR 途径控制。我们的研究结果首次证明 TOR 在双性发育中的作用，并表明采用这种祖先的营养感应级联是社会性昆虫形态种姓分化的一种进化途径。
Honey bees (Apis mellifera) provide a principal example of diphenic development. Excess feeding of female larvae results in queens (large reproductives). Moderate diet yields workers (small helpers). The signaling pathway that links provisioning to female developmental fate is not understood, yet we reasoned that it could include TOR (target of rapamycin), a nutrient- and energy-sensing kinase that controls organismal growth. Here, the role of Apis mellifera TOR (amTOR) in caste determination is examined by rapamycin/FK506 pharmacology and RNA interference (RNAi) gene knockdown. We show that in queen-destined larvae, the TOR inhibitor rapamycin induces the development of worker characters that are blocked by the antagonist FK506. Further, queen fate is associated with elevated activity of the Apis mellifera TOR encoding gene, amTOR, and amTOR gene knockdown blocks queen fate and results in individuals with worker morphology. A much-studied insect dimorphism, thereby, can be governed by the TOR pathway. Our results present the first evidence for a role of TOR in diphenic development, and suggest that adoption of this ancestral nutrient-sensing cascade is one evolutionary pathway for morphological caste differentiation in social insects.
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