摘要: 【目的】Wolbachia是广泛存在于昆虫体内的一类通过母系传递的共生菌,能够通过多种方式影响宿主的生殖。细胞质不亲和(CI)是Wolbachia引起的最普遍的一种表型,即感染Wolbachia的雄性和未感染的雌性宿主交配后,胚胎发育停滞于早期阶段。但目前有关CI的分子机理还不清楚。本研究组前期实验表明,Wolbachia感染引起黑腹果蝇Drosophila melanogaster 3龄幼虫精巢中Mst84Db基因的表达显著下调。本研究的目的是进一步研究Mst84Db与CI的关系。【方法】我们体外合成了Mst84Db的双链RNA(dsRNA),注射雄性果蝇,将注射过的雄果蝇与野生雌果蝇交配,检测其繁殖力。基因表达采用定量RT-PCR方法进行检测。胚胎表型采用DAPI染色进行分析。【结果】注射dsRNA 24 h后,Mst84Db基因的表达水平发生显著下调。注射后72 h,基因表达下调幅度最大。与对照组相比,基因敲降后的雄蝇繁殖能力显著下降,与雌果蝇交配后胚胎孵化率显著低于对照组,这与Wolbachia诱导的CI现象类似。未孵化胚胎的表皮上没有体节出现,说明胚胎停滞于发育的早期。部分胚胎细胞核分裂不同步,且有染色质间桥出现,这也与CI胚胎中的细胞学表型一致。【结论】Wolbachia感染可能抑制果蝇精子发生过程中Mst84Db基因的表达,从而使精子失去正常功能,最终导致与雌性果蝇交配后,胚胎发育停滞,并最终死亡。Mst84Db基因在雄性果蝇中表达下调可能是产生CI的重要原因之一。

摘要: 顺式调控序列(cis-regularory sequences)是与基因表达调控相关、能够被调控因子特异性识别和结合的非编码DNA序列。顺式调控序列可以通过增减所含转录因子结合位点的数目,重构转录调控网络,以精准调控基因的时空表达模式,从而调控动物的生理和形态表型。顺式调控假说认为顺式调控序列进化是自然界丰富的动物表型进化的主要遗传机制。本文首先简述了顺式调控序列的结构和功能,然后重点讨论了近年来顺式调控序列进化调控果蝇表型进化如刚毛表型进化、色素沉积表型进化和胚胎发育方面的研究进展,阐释了顺式调控序列进化是动物表型进化的主要遗传机制之一。最后本文展望了顺式调控序列未来研究方向,例如应用功能基因组研究、开展ENCODE计划等,为进化发育生物学中顺式调控序列的研究提供了参考。

摘要: 【目的】Wolbachia是广泛存在于节肢动物和丝状线虫体内的一类共生菌,能够以多种方式对宿主产生影响。精卵细胞质不亲和(CI)是其引起的最普遍的表型,即感染Wolbachia的雄性宿主与未感染或感染不同品系的雌性宿主交配后,不能产生后代或后代极少,而感染同品系Wolbachia的雌雄宿主交配后则能正常产生后代。我们前期研究发现,湖北武汉、云南六库和天津3个地区黑腹果蝇Drosophila melanogaster被Wolbachia感染。本研究旨在明确这3个地区黑腹果蝇中Wolbachia的系统发育关系及其对宿主生殖的影响。【方法】利用Clustal X软件对Wolbachia的wsp基因序列进行比对,利用MEGA软件构建系统发育树。采用多位点序列分型(MLST)的方法对Wolbachia进行分型。通过区内交配和区之间杂交的方式研究不同地区黑腹果蝇体内Wolbachia的关系及其对果蝇生殖的影响。【结果】湖北武汉、云南六库和天津3个地区黑腹果蝇中感染的Wolbachia都是属于A大组的Mel亚群。这3个地区果蝇感染的Wolbachia的序列类型(ST)不同,Wolbachia之间存在一定的差异。湖北武汉和天津果蝇中的Wolbachia能引起强烈的CI表型,而云南六库果蝇中的Wolbachia引起的CI强度相对较弱。武汉果蝇中Wolbachia不能完全挽救天津果蝇中Wolbachia引起的CI表型,而天津果蝇中Wolbachia也不能完全挽救武汉果蝇中Wolbachia引起的CI表型。【结论】武汉和天津地区黑腹果蝇中的Wolbachia可能距离较远。Wolbachia的长期共生可能对黑腹果蝇的进化产生了一定的影响,湖北武汉与云南六库的黑腹果蝇中感染的Wolbachia属于不同的序列类型,这2个地区的黑腹果蝇已发生了一定的分歧,产生了一定的生殖隔离。

摘要: 雌性对雄性表饰的偏好性有利于性别选择。目前尚不清楚这一偏好性是否只限于雄性表饰或这一偏好性实际上是源于影响后代适合度的基因。对于雄性可直接有利于雌性或其后代适合度的交配系统而言,答案是肯定的———雌性偏好于与对气候胁迫具有更强生理抗性的雄性交配。对果蝇Drosophila biarmipes的室内研究已经证明了求偶过程中翅斑的作用,但是其生态学意义仍然不清楚。我们检验了有翅斑与无翅斑雄性果蝇D.biarmipes及雌性偏好的雄性所产生的后代对环境胁迫的抗性是否不同。结果表明:在干燥或冷胁迫条件下,有翅斑的雄性果蝇比无翅斑的雄性果蝇的交配成功率明显要高。相反,在高湿条件下,无翅斑雄性果蝇的交配频率更高。我们也发现在较为干旱的条件下,与有翅斑雄性交配的雌性果蝇的生殖力以及所得后代从卵至成虫的存活率更高。我们的结果与优良基因性选择假说一致,说明交配选择能给雌性带来间接好处。这是对热带物种D.biarmipes翅色二型性生态学意义的首次报道。

摘要: 翅原基发育分化与昆虫的个体发育紧密联系,对昆虫翅发育的研究有助于阐述昆虫的发育过程。另外,翅的形成是一些农林害虫泛滥的主要原因之一,研究翅发育分化有助于我们从翅发育的角度控制农林害虫。目前,翅发育分化在果蝇Drosophila中研究已较为深入详细。果蝇翅发育分化主要包括4个阶段:翅原基(wing disc)的确定,前-后(antero-posterior,A-P)和背-腹(dorso-ventral,D-V)组织中心(organizing center)的建立,翅区(wing region)的确定,以及翅区的进一步分化。具有homeobox序列的基因(homeobox基因)如Engrailed(En)、Apterous(Ap)和Ultrabithorax(Ubx),分泌蛋白如Wnt家族成员Wingless(Wg)及TGF-β超家族成员Decapentaplegic(Dpp)和Hedgehog(Hh),以及翅原基特有的核蛋白编码基因Vestigial(Vg),共同调控了翅原基的正常发育分化。本文综述了果蝇翅原基发育分化的过程及分子机理方面的研究发现,为翅原基的研究提供了参考。