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“Three-peat and more”賀 生農學院昆蟲學系
蚜蟲生殖發育研究成果 連續榮登期刊與專書封頁

面對日趨嚴重的糧食危機,探究農業害蟲如何快速發育繁衍並開發有效防治策略,實刻不容緩。

面對日趨嚴重的糧食危機,探究農業害蟲如何快速發育繁衍並開發有效防治策略,實刻不容緩。在過去半年,本校生農學院昆蟲學系的研究團隊交出亮麗的成績單,將蚜蟲 (aphids) 生殖發育的成果發表於發育生物學和昆蟲學優質期刊,且連續受登載於期刊封頁。

據計畫主持人張俊哲副教授表示:蚜蟲為半翅目昆蟲,以刺吸式口器吸取植物汁液,同時於植株間傳播病毒,危害農作物甚鉅;與其它農業昆蟲相較,蚜蟲不以「卵生」來大量繁殖後代,逕以「孤雌胎生」的方式將小蚜蟲產出,無需受精和排卵;更為驚人的是,還在母腹中的小蚜蟲竟已懷有身孕,形成「三代同堂」的奇景,無怪乎蚜蟲能迅速肆虐於田間。為解開蚜蟲孤雌生殖與發育之謎,昆蟲學系之研究團隊長期以來致力於蚜蟲生殖發育基因的研究,並志在將蚜蟲建立為發育生物學之模式物種 (model organism),以利基礎與轉譯農學之研究。自一月迄今,該團隊之研究成果已三度榮登國際期刊封頁;另外,原文專書和國內專業昆蟲學期刊亦於封面刊載團隊所提供之蚜蟲影像,顯示臺灣大學之蚜蟲生殖發育研究,已受到國際重視。

例如,在本年六月甫正式出版的《昆蟲科學 (Insect Science)》期刊,其封面以蚜蟲卵巢之螢光染色為主體,佐以偌大的「APHIDS」英文字母,藉以突顯整期為蚜蟲專刊之特色 (圖一左)。鍾成侑同學和研究團隊成員的主要貢獻在於突破蚜蟲基因偵測科技的瓶頸、提供完整的測試成果、揭櫫關鍵的反應條件,致使蚜蟲朝發育模式物種之行列,又向前邁出關鍵的一步。

而就在五月,素有斐譽之演化發育學期刊 《EvoDevo》,將林季瑋博士偕研究團隊成員所發現的「有性世代蚜蟲生殖細胞特化機制」,以全頁影像來特寫發育初期生殖細胞之獨特區位所在 (項鍊狀之條帶即為生殖細胞區域),藉以突顯此一發現為漸進變態昆蟲之首例。由張老師得知:蚜蟲捨同為漸進變態昆蟲所使用之策略不用,而採用和果蠅這類完全變態昆蟲較相近之模式,不僅是科學發現之首例,更是特例!可貴的是,這個研究以分子層級的證據翻轉長達一世紀的傳統認知,澄清了各方的臆測。另一個例外也發生於蚜蟲之體軸建立:蕭逸旻同學和研究團隊成員發現蚜蟲「後端基因 (caudal)」的表現方式竟迥異於其他模式昆蟲 – 它暨不表現在發育的初期,而且和一個叫做「鐘樓怪人 (hunchback)」 的前端基因呈現不同調的表現,顯示孤雌胎生蚜蟲的前後軸特化,時序上差異頗大。此一重大發現被昆蟲學傑出期刊《昆蟲分子生物學 (Insect Molecular Biology)》所接受,並且自今年一月份起,由研究團隊所提供之蚜蟲聚落影像被該期刊採用為 2014 年之雜誌封面。

臺大昆蟲學系的研究團隊除了在本年度連續三度榮登國際期刊封頁,我國昆蟲學優良專業期刊《臺灣昆蟲》亦給予團隊高度肯定:在 2014 年初,該期刊即以封面影像報導該團隊有關蚜蟲生殖發育之綜合論述專文 (圖二左)。在 2013 年,最新版的「昆蟲分子遺傳學 (Insect Molecular Genetics)」教科書作者亦向張老師索取蚜蟲科研影像,並將其列為封面所收錄之模式昆蟲之一。

面對專業學術媒體之連續肯定,張老師偕研究團隊成員非常感謝科技部、農委會、校、院、系所給予之支持。同時對昆蟲學系吳士緯同學和莊士欣系友在蚜蟲近距拍攝與封面美編所給予之協助,亦一併致謝。張老師希冀在不久的將來,臺灣大學能成為國際蚜蟲發育生殖之研究重鎮,為我國昆蟲基因體學和演化發育生物學之研究再添新頁。當然,亦亟盼研究成果能作為開發蚜蟲防治策略的重要參考依據。

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