美洲大蠊(Periplaneta americana)作为蜚蠊目代表性物种和现存最古老的昆虫类群之一,凭借极强的环境适应性、繁殖力、发育可塑性及对RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术的高度敏感性,正逐渐由卫生害虫发展为发育生物学与再生医学的新兴实验用动物模型。
本综述旨在系统整合美洲大蠊在生物学特性、基因组资源、发育调控机制及应用价值方面的最新研究进展,以拓展其在基础研究与转化医学中的应用潜力,从以下几个方面阐明:(1)概述了美洲大蠊的生物学特性及其标准化的实验室饲养体系,为其作为稳定实验模型奠定了基础。(2)阐述高质量基因组图谱的解析成果,揭示了重复序列驱动扩张的进化特征,以及代谢与应激相应基因家族的显著扩增与其强大环境适应性的关联。(3)在发育生物学方面,总结了蜕皮激素(20-hydroxyecdysone,20E)与保幼激素(juvenile hormone,JH)的动态平衡如何主导蜕皮与变态可塑性,胰岛素/胰岛素样生长因子信号(insulin/insulinlike growth factor signaling,IIS)通路与雷帕霉素靶蛋白复合物1(target of rapamycin complex 1,TORC1)通路如何整合营养信号调控发育速率,以及JH通过多重机制如何精细协调高效生殖的调控网络。(4)详述了美洲大蠊卓越的肢体再生能力及其背后保守通路与新型调控因子的协同作用。(5)在环境适应机制方面,突出了解毒相关基因家族与先天免疫通路的显著扩张,以及JH介导的性别二态性应激响应特征。(6)探讨了美洲大蠊在传统药物开发(如康复新液)和过敏原精准诊断等方面的应用价值,并展望了其未来研究方向。尽管面临遗传操作工具不足等技术挑战,通过多组学技术的深度整合与基因编辑工具的开发,使美洲大蠊模型在揭示发育可塑性、再生机制及害虫防控新靶点等领域有望发挥更重要的作用。



