摘要: 有瓣蝇类(Calyptratae)隶属于昆虫纲(Insecta)四大超适应辐射类群之一的双翅目(Diptera),占双翅目已知物种多样性的近20%。有瓣蝇类分布广泛,生物学习性极为多样,在维系生态系统稳定中发挥着重要作用,是媒介、法医、传粉和天敌昆虫学研究领域的热点类群,也是探究双翅目系统演化及其成功适应辐射的关键类群。为了还原有瓣蝇类的演化历史,许多著名昆虫学者先后对该类昆虫开展过不同层面的研究。有瓣蝇类的单系性得到了普遍支持,并被分为3个总科——虱蝇总科(Hippoboscoidea)、蝇总科(Muscoidea)和狂蝇总科(Oestroidea),其中单系的狂蝇总科与多系的蝇总科聚为一支,再与虱蝇总科成为姐妹群。在科级阶元水平,蝠蝇科(Streblidae)(虱蝇总科)、花蝇科(Anthomyiidae)(蝇总科)、丽蝇科(Calliphoridae)(狂蝇总科)、邻寄蝇科(Rhinophoridae)(狂蝇总科)等类群的单系性仍有待验证,且新的科仍在不断被建立[如粉蝇科(Polleniidae)、乌鲁鲁蝇科(Ulurumyiidae)],因此,有瓣蝇类科级系统发育关系仍不十分明晰。已有研究对虱蝇总科虱蝇科(Hippoboscidae)、蝠蝇科、蛛蝇科(Nycteribiidae),蝇总科蝇科(Muscidae)、粪蝇科(Scathophagidae),狂蝇总科麻蝇科(Sarcophagidae)、狂蝇科(Oestridae)胃蝇亚科(Gasterophilinae)的演化历史进行研究,明确了起源与扩散、寄主转移、取食策略等关键生物学习性的演化历史。但由于部分关键类群生活史信息的缺失,以及尚未有效解决的系统发育关系,有瓣蝇类演化历史仍有许多待解之谜。本文综述了有瓣蝇类分类、系统发育及演化研究进展,是在系统学研究进入系统发育基因组学时代后对该类群相关研究进展的首次全面总结。

摘要: 【目的】利用CRISPR/Cas9基因敲除系统在黑腹果蝇Drosophila melanogaster细胞中筛选并检测组蛋白甲基化修饰对蜕皮激素20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone, 20E)信号传导的调控。【方法】通过Flybase网站分析并总结黑腹果蝇组蛋白甲基转移酶及其修饰位点;将5个组蛋白甲基转移酶基因[trr,Mes-4,ash1,Su(var)3-9和egg]的sgRNA插入到敲除载体pAc-sgRNA-Cas9骨架中并转染黑腹果蝇Kc细胞,利用TA克隆和测序鉴定突变位点。以Trr正调控20E初级应答基因Br-C的转录表达为阳性对照,利用qRT-PCR和Western blot检测该系统敲除靶基因的有效性;通过检测20E应答元件(20E response element, EcRE)双荧光素酶活性确定trr,Mes-4,ash1,Su(var)3-9和egg是否参与20E信号传导。【结果】果蝇组蛋白甲基化修饰主要发生在组蛋白H3的赖氨酸残基上,H3的精氨酸残基和组蛋白H4的甲基化修饰较少。trr敲除载体pAc-trr-sgRNA-Cas9转染Kc细胞后成功突变trr,降低H3K4三甲基化水平并阻断20E对其初级应答基因Br-C的转录诱导,证明该敲除系统的有效性。除trr之外,Mes-4和egg的敲除降低EcRE的双荧光素酶活性。【结论】插入靶标基因sgRNA序列的pAc-sgRNA-Cas9敲除载体在果蝇Kc细胞中可以有效快捷地突变靶基因。利用该敲除系统发现,除Trr之外,Mes-4和egg影响EcRE的活性而参与20E信号传导。本研究为昆虫细胞CRISPR/Cas9介导的基因敲除和组蛋白甲基化修饰调控20E信号传导的深入研究提供了理论依据与工作基础。

摘要: 【目的】肠道微生物在宿主的多种生命活动中发挥重要作用。本研究旨在通过研究植物乳杆菌Lactobacillus plantarum,苹果醋酸杆菌Acetobacter malorum和酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae 3种微生物对黑腹果蝇Drosophila melanogaster觅食、产卵和发育的影响,进一步阐明肠道微生物与宿主的互作调控机制。【方法】采用引诱实验检测体外培养的植物乳杆菌、苹果醋酸杆菌和酿酒酵母对交配前后黑腹果蝇成虫的引诱力以及这3种微生物的单一微生物和其中2种或3种微生物的混合物对非处女蝇的引诱力。采用产卵选择实验检测黑腹果蝇非处女蝇对单一微生物和其中2种或3种微生物的混合物的产卵偏好。将黑腹果蝇卵在接种分别含有植物乳杆菌、苹果醋酸杆菌和酿酒酵母的培养基和正常培养基(对照)上培养,测量幼虫体重;同时将卵在分别含有活菌或灭活的这3种单一微生物的培养基上和正常培养基上培养,统计化蛹数,以检测不同微生物对黑腹果蝇幼虫发育的影响。将黑腹果蝇幼虫在分别含有植物乳杆菌、苹果醋酸杆菌和酿酒酵母的培养基及正常培养基中培养72 h, qRT-PCR检测胰岛素信号通路的关键基因InR在黑腹果蝇幼虫中的相对表达量变化。【结果】苹果醋酸杆菌主要影响黑腹果蝇的产卵,酿酒酵母和植物乳杆菌则可同时影响黑腹果蝇觅食和产卵,且与单一微生物相比,非处女黑腹果蝇更趋向于含有2种或3种微生物的混合物。产卵选择实验表明,3种单一供试微生物及其中2种或3种微生物的混合物对黑腹果蝇的产卵选择具有显著的吸引力,其中混合物的影响最大,然后依次是苹果醋酸杆菌、酿酒酵母、植物乳杆菌。3种微生物均可促进黑腹果蝇幼虫的发育,活菌在接种早期加快幼虫到蛹的发育,灭活菌的促进作用则相对滞后。与对照比较,InR在接种苹果醋酸杆菌的培养基上培养的黑腹果蝇幼虫中的表达量显著降低,而在分别接种植物乳杆菌和酿酒酵母的培养基上培养的幼虫中则被显著促进表达。【结论】苹果醋酸杆菌可引诱黑腹果蝇的产卵,酿酒酵母和植物乳杆菌对黑腹果蝇的觅食和产卵都有具有引诱力;同时微生物的多样性可增加黑腹果蝇的觅食和产卵偏好。植物乳杆菌、苹果醋酸杆菌和酿酒酵母可能通过不同的调控机制影响黑腹果蝇幼虫的生长发育。

摘要: 【目的】通过测定并比较分析抗氧化酶活性及谷胱甘肽氧化还原状态,探讨葱蝇Delia antiqua非滞育、夏滞育和冬滞育蛹体内抗氧化系统的差异。【方法】取葱蝇非滞育、夏滞育和冬滞育蛹,分别测定铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)、锰超氧化物歧化酶(Mn SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性及还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化性还原型谷胱甘肽(GSSG)含量及GSH/GSSG比随发育时间的变化;并对各抗氧化因子进行了典型判别分析。【结果】5种抗氧化酶的活性在整个蛹期是动态变化的。与非滞育蛹和夏滞育蛹相比,处于滞育前期的冬滞育蛹具有较高的Cu/Zn-SOD酶活性,但处于夏滞育及冬滞育的维持期和滞育后期的滞育蛹体内Cu/Zn-SOD酶活性则明显低于同一发育时期的非滞育蛹。在整个蛹期,非滞育蛹体内Mn SOD酶活性显著高于夏滞育和冬滞育蛹,而在夏滞育和冬滞育蛹之间则无明显差异。比较两种酶活性则发现同一发育时期的Mn SOD平均酶活性明显高于Cu/Zn-SOD酶活性。在头外翻之前,滞育蛹体内CAT酶活性高于非滞育蛹,但处于滞育维持期和后期的蛹体内CAT酶活性则低于非滞育蛹。无论在非滞育蛹还是滞育蛹中,GPx和GR酶活性变化基本上呈相反的趋势。典型判别分析进一步表明葱蝇蛹体内的抗氧化系统具有发育时期和滞育类型特异性。【结论】非滞育蛹与夏滞育和冬滞育蛹体内的氧化还原状态存在明显差异。滞育前期和滞育后期的蛹体内较高的抗氧化酶活性和较低的GSH/GSSG比提示氧化状态的变化与高的呼吸速率及发育过程密切相关。

摘要: 【目的】果蝇Dichaete基因是Sox家族B亚家族基因,其表达贯穿整个胚胎发育阶段,在个体发育过程中发挥重要作用。Dichaete在野生型果蝇幼虫足芽上也有微弱表达,然而其在足发育过程中的作用少有报道。本研究旨在研究异位表达Dichaete对果蝇足部形态构成的影响,探索相关的作用机制。【方法】黑腹果蝇Drosophila melanogaster en-Gal4品系雄性成虫与UAS-Dichaete转基因品系处女蝇杂交,驱动Dichaete异位表达,解剖子一代成虫足,在显微镜下观察异位表达的Dichaete对成虫足形态结构的影响;同时采用免疫组化技术检测异位表达Dichaete对果蝇足芽细胞凋亡和Distal-less(Dll)表达的影响。【结果】异位表达Dichaete导致黑腹果蝇成虫足末端结构缺陷,引起3龄幼虫足芽细胞凋亡增加,上调了Distal-less基因的表达,但对Wg和Dpp信号均无影响;抑制细胞凋亡也无法拯救该缺陷。【结论】异位表达Dichaete导致黑腹果蝇成虫足末端结构缺陷,Dichaete可能通过上调Distal-less基因影响足部发育。