论文部分内容阅读
白蚁品级分化具有典型的非遗传多型性。在许多白蚁的种类中,尤其在散白蚁属Reticulitermes中,生殖品级表现出灵活的可塑性。在圆唇散白蚁R. labralis (Hisa)中,由若蚁可以分化为三种生殖蚁,翅芽型补充生殖蚁(brachypterous neotenics, BN)、拟成虫型补充生殖蚁(adultoid neotenics, AN)和长翅成虫(alate reproductives, AR),三者之间在形态及生殖行为上有显著差异。目前关于生殖蚁品级分化以及功能性基因的研究非常少。本文通过对由若蚁分化而来的长翅成虫、翅芽型补充生殖蚁和拟成虫型补充生殖蚁进行了转录组测序研究,并揭示三种生殖蚁在表皮蛋白基因表达,以及其不同的形态特征与各自的生活习性和繁殖方式之间的关系。分析比较得到以下结果和结论：1.长翅成虫的色素沉积和角质化程度比翅芽型补充生殖蚁和拟成虫型补充生殖蚁显著的高。经测量三种生殖蚁的体长无显著性差异,而翅的长度,翅芽型补充生殖蚁的翅长显著短与拟成虫型补充生殖蚁和长翅成虫,而后两者翅长无显著性差异。2.三种生殖蚁分化当天,卵母细胞发育处于相同水平,即处于生长期；长翅成虫在婚飞前,卵母细胞已经发育成熟,出现卵黄颗粒,在建立新巢之前,可以尽快产卵,在短时间内孵化后代,减轻长翅成虫繁重的工作量,提高存活率。3.AN,BN和AR经过转录组测序分析,共测得404,152,188 clean reads,组装61,953个unigenes,片段范围从201bp到17,328bp,平均长度为905bp。通过与四大数据库比对,其中有17,444个unigenes在Nr数据库中匹配,13,178unigenes在Swiss-prot中匹配,5,901 unigenes在COG数据库中匹配,6,784个unigenes在KEGG数据库中匹配。通过AN与BN阶段的转录组数据相比,38个unigenes发生改变,有26个unigenes呈现上调趋势,有12个unigenes呈现下调趋势；AN与AR阶段的数据相比较,4613个unigenes发生改变,其中有3358个unigenes呈现上调趋势,有1255个unigenes呈现下调趋势；BN和AR发育阶段的数据比较显示,3933个unigenes发生变化,其中有2269个基因呈现上调趋势,有1664个基因呈现下调趋势。本研究首次完成了圆唇散白蚁的转录组测序,发现了许多已知的保守序列,即已有的注释的功能基因,还发现44,320个未知基因,可能是圆唇散白蚁中特有的功能性基因。4.通过实时定量PCR,我们在BN、AN和AR中验证了7个有显著差异的表皮蛋白基因。通过验证可知,RR-2 motif 67 precursor在AR中表达水平显著高于BN和AN,约是BN的2064倍(p<0.05),AN的166倍。RR-2 famliy member 15 precursor在AR中表达水平显著高于AN和BN,约是BN的74倍(p<0.05),AN的312倍;BN和AN的基因表达水平无显著性差异。RR-1 famliy member 16 precursor相对于RR-2家族和CPG家族的基因,表达水平较低,在AN和AR中的表达量显著高于BN中的基因表达量,而AN和AR基因表达无显著性差异。在CPG家族中,CPG12-like precursor和PpolCPG24基因在AR中表达水平显著高于AN和BN,而且在AN和BN中基因表达水平无显著性差异。另外,两个未分类的表皮蛋白基因在AR中表达显著高于AN和BN。在三种生殖蚁中,同一个表皮蛋白在不同的发育阶段所表达的含量高低不同,说明表皮蛋白基因的表达,具有品级分化特异性。