The dilp2/5 genes control diapause inducibility

Many holometabolous insects hibernate by triggering diapause, an “actively-induced” dormancy that blocks developmental functions. Yet, the nature of signals enhancing the plasticity of developmental system and underlying diapause inducibility is still elusive. We show that the “Insulin/IGF” dilp2/5 genes, encoding for developmental hormones, antagonize diapause switch in D. melanogaster and their modulation is pivotal in sensitizing the developmental system to environmental perturbations. Functional impairment of dilp2/5 signaling results in the appearance, or inhibition, of the inducible diapause polyphenism, revealing that they are at the core of the gene network regulating diapause inducibility, beyond the control of developmental time. DILP2/5, as dispensable developmental hormones, cover a latent and hidden plasticity of development, underlying the evolution of an inducible diapause polyphenism through genetic accommodation. Such hormonal mechanism might be the putative target to bioengineer diapause inducibility.

Molti insetti olometaboli innescano la diapausa, una dormienza attivamente indotta che blocca lo sviluppo al fine di ibernare. La natura dei segnali che aumentano la plasticità del sistema di sviluppo e che sottendono l’inducibilità della diapausa rimane largamente sconosciuta. Qui, noi riportiamo che dilp2/5, due geni “Insulin/IGF” simili codificanti per ormoni di crescita, reprimono l’induzione della diapausa in D. melanogaster e che la loro modulazione è cruciale nel sensibilizzare il sistema di sviluppo alle perturbazioni ambientali. Modificazioni funzionali di dilp2/5 provocano l’induzione, o l’inibizione, del polifenismo reversibile di diapausa, rivelando che, oltre il loro ruolo nella modulazione del tasso di sviluppo, questi geni sono al cuore del network genico che regola la dormienza. DILP2/5, come ormoni di crescita dispensabili per il normale sviluppo, mascherano una latente plasticità di sviluppo e la loro modificazione può provocare l’evoluzione della diapausa attraverso accomodazione genica. Questo controllo ormonale potrebbe costituire un promettente bersaglio per un’ingegnerizzazione genetica dell’inducibilità della diapausa.