（农业昆虫与害虫防治专业论文）2种金小蜂体内wolbachia的wsp基因克隆与表达研究.pdf

2 种金小蜂体w o l b a c h i a 的w s p 基因克隆 与表达研究 论文作者：王欢 指导教师：刘怀副教授 叶恭银教授 ( 摘要) w o l b 口c h i a 是广泛分布于节肢动物体内的一类细胞质遗传共生菌，最早于1 9 2 4 年在尖音 库蚊c u l e x p i p i e n s 生殖组织内发现，并被命名为w o l b a c h i a p i p i e n t i s 。w o t b a c h i a 参与了多种调 控其宿主生殖活动的机制包括诱导细胞质不亲和( c y t o p l m i ci n c o m p a t i b i l i t y ，c 1 ) 、诱导孤 雌生殖( p a r t h e n o g e n e s i s i n d u c e ，p i ) 、雄性致死( m a l ek i l l i n g ) 和雌性化( f e m i n i z a t i o n ) ，研 究w o l b a c h i a 对于了解昆虫的生殖生物学、性别决定机制、物种进化及人工调控昆虫生殖行为 等方面有重大意义。蝶蛹金小蜂是一种菜粉蝶和柑桔凤蝶蛹期的熏要内寄生蜂，丽蝇蛹集金 小蜂为蝇类蛹期的重要外寄生蜂两种金小蜂有较近的亲缘关系，且均属蛹期特异性寄生蜂。 两种寄生蜂分布广泛自然寄生率高，颇具生防应用潜力。本论文以两种寄生蜂为研究对象， 通过揭示这两种寄生蜂体内w o l b a c h i a 的侵染情况及w o l b a c h i aw s p 基因的差异，从而为深入 研究w o l b a c h i a 与两种寄生蜂共生关系以及更好地发挥其在害虫生物防治中作用提供理论基 础。 本论文采用w o l b a c h i a 的通用引物。a 和b 火组特异性引物对蝶蛹金小蜂和丽蝇蛹集 金小蜂体内w o l b a c h i a 的w s p 基因进行p c r 扩增及序列测定，并对测定的序列进行了同源性 比较和系统发育分析。结果表明蝶蛹金小蜂和丽蝇蛹集金小蜂均被a 和b 两个大组的 w o l b 口c h i a 复合感染；同种寄生蜂的雌蜂和雄蜂的w s p 基因片段序列完全一致。采用通用引物 从蝶蛹金小蜂中扩增出w o l b a c h i a 的w s p 基因片段序列的长度为5 4 0b p ，属于b 大组中p i p 组，而从丽蝇蛹集金小蜂中扩增出w o l b a c h i a 的w s p 基因片段序列的长度为5 5 8b p ，属于a 大组中u n i 组。用a w o l b a c h i a 引物从蝶蛹金小蜂和丽蝇蛹集金小蜂中扩增出的w s p 基因片段 序列长度均为5 4 8b p ，同源性达9 9 8 ；而用b w o l b a c h i a 引物从两者中扩增的两条w s p 基因 片段序列长度各为4 2 4b p 和4 3 9b p ，同源性达8 7 5 。 西南大学硕士学位论文 摘要 根据设计的p c r 引物从蝶蛹金小蜂和丽蝇蛹集金小蜂体内扩增出长度分别为5 9 2 b p 和 6 1 0 b p 的h 印基因成熟肽，预测蛋白分子量分别约为2 0 9k d a 和2 1 ，7k d a 。为了便于克隆和表 达，在设计的引物序列中分别引入b a m hi 和x h oi 酶切位点，克隆后，以p g e x 4 t - 2 质粒 为表达载体，将待表达的外源蛋白与谷胱甘肽s 转移酶( g l u t a t h 血es ，t t a n s f e r a s e ，g s t ) 融合。 并在菌株b l 2 1 ( d e 3 ) 中高效表达，经s d s p a g e 和w e s t e r n 印迹表明表达产物g s t - w s p 融合蛋白与预期目的蛋白分子量大小一致。纯化表达的目的蛋白质后，制备了两种金小蜂w s p 基因兔抗多克隆抗体，经w e s t e r nb l o t 验证该抗体与寄生蜂蛋白质提取液起阳性反应，从而为 今后进一步研究奠定了基础。 关键词：蝶蛹金小蜂丽蝇蛹集金小蜂w o l b a c h i aw s p 克隆表达 i i c l o n i n ga n de x p r e s s i o no fw s pg e n ef r o mw o l b a c h i a i nt w o s p e c i e so fp t e r o m a l i d s ，p t e r o m a l u sp u p a r u m a n dn a s o n i a v i t r i p e n n i s ( h y m e n o p t e r a ：p t e r o m a l i d a e ) m a s t e rc a n d i d a t e ：w a n gh u a n s u p e r v i s o r ：a s s o c p r o f l i uh u a i p r o f y eg o n g y i n ( a b s t r a c t ) w o l b a c h i a ，ag e n u so f m a t e r n a l l yi n h e r i t e db a c t e r i at h a tl i v ei n s i d et h ec e l l so f m a n ya r t h r o p o d s ， h a v ea t t r a c t e dm u c ha h e n f i o nb e c a u s eo ft h e i ra b i l i t yt om a n i p u l a t et h er e p r o d u c t i v eb i o l o g yo ft h e i r h o s t s w i t h i n a r t h r o p o d s ，t h e s em a n i p u l a t i o n s i n d u d e c y t o p l a s m i ci n c o m p a t i b i l i t y ( c d ， p a r t h e n o g e n e s i s - i n d u c e ( p d ，m a l ek i l l i n ga n df e m i n i z a t i o n p t e r o m a l u s p u p a r u mi sa p r e d o m i n a n t p u p a le n d o p a r a s i t o i do f p i e r i sr a p a ea n d p a p i l i o x u t h u s n a s o n i av i t r i p e n n i si s 蛐e c t o p a r a s i t o i do fp u p a eo fs e v e r a lf a m i l i e so fh i g h e rd i p t e r a p o l y m e r a s ec h a i nr e a c t i o n0 c g ) a m p l i f i c a t i o no fap o r t i o no fag e n ee n c o d i n gas u r f a c e p r o t e i no fw o l b a c h i a ( w s p ) w a su s e dt od e t e c tt h ew o l b a c h i ai n f e c t i o no ft h ep o p u l a t i o no f p t e r o m a l u sp u p a r u ma n dn a s o n i av i t r 咖e n n i sb yu n i v e r s a lp r i m e r so fw s pg e n ea n dt h es p e c i f i c p r i m e r s f o r w s p g e n e s o f a a n d b w o l b a c h i as u p e r g r o u p t h e p c r p r o d u c t s w e r e c l o n e d ，s e q u e n c e d a n da n a l y s e d t h er e s u l t sd e m o n s t r a t e dt h a tb o t hs p e c i e sw e r ei n f e c t e dw i t hs t r a i n so faa n db w o l b a c h i a ，a n dw s pg e n es e q u e n c e so ff e m a l e sa n dm a l e sf r o mt h es a m ew a s pw e r ei d e n t i c a l b ya p a i ro fu n i v e r s a lp r i m e r s 。ar e g i o no f5 4 0b po fw o l b a c h i aw s pg e n ew e r ea m p l i f i e df r o mb o t ho fp p u p a r u mf e m a l e sa n dm a l e s ，l i k e w i s ear e g i o no f5 5 8b pf r o m v i t r i p e n n i s t h es t r a i n so f w o l b a c h i a ，w h i c hi n f e o e dp p u p a r u ma n d v i t r 扣e n n i s w e r ec l a s s i f i e da st h ep i pg r o u po f b - w o l b a c h i aa n du n ig r o u po fa - w o l b a c h i a ，r e s p e c t i v e l y b o t h5 4 8b pr e g i o no fa - w o l b a c h i a w e r ea m p l i f i e df r o mt h e s et w o w a s p s ，a n dt h es e q u e n c ep e r c e n ti d e n t i t yw a s9 9 8 i nc o n t r a s t ，t h e 4 2 4b pa n d4 3 9 b pr e g i o no fb w o l b a c h i aw e r er e s p e c t i v e l ya m p l i f i e df r o mp p u p a r u ma n d v i t r i p e n n i s ，a n dt h e i rs e q u e n c ep e r c e n ti d e n t i t yw a s8 7 5 t h ec o d i n gs e q u e n c e so ft h em a t u r ew s pg e n ep r o d u c tw e r ea m p l i f i e df o r mw o l b a c h i ao fp p u p a r u ma n dn v i t r i p e n n i au s i n gt w os p e c i f i cp r i m e r sr e s p e c t i v e l y t h ea m p l i f i c a t i o np r o d u c t sw e r e e a c hc l o n e di n t ot h ee x p r e s s i o nv e c t o rp g e x - 4 t - 2 e a c hr e c o m b i n a n tw s p p r o t e i nw a ss e p a r a t e l y l h a r v e s t e df r o mi n c l u s i o nb o d i e s ，s o i n b i l i z e di nu r e aa n dp u r i f i e d t h eg s t t a gw a sr e i n o v e db v d i g e s t i o n ，a n dt h er e c o m b i n a n tp r o t e i n sf u r t h e rp u r i f i e db ye l e c t r o p h o r e s i s t h er c c o m b i n a n tw s p w a su s e dt oi m m u n i z ear a b b i tw i t hc o m p l e t ef r e u n d s a d j u v a n t t h ea n t i w s pa n f i b o d yw a s e x a m i n e db yw e s t e r nb l o t t h e nt h e a n t i b o d yh a sa l s o b e e nu s e dt od e t e r m i n a t e 玷口幽衙 i n f e c t i o n si n 只p u p a r u ma n d v i t r i p e n n i s k e yw o r d s ：p t e r o m 口l “s p u p a r u m ；n a s o n i av i t r i p e n n i s ；w o l b a c h i a ；w s p ；c l o n i n g ；e x p r e s s i o n 独创性声明 学位论文题目：2 盘金! 蝰佳卤煦坐垡凼地鲍幽基固克隆生塞达盟 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得西南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文作者：王欢签字日期：e o o e 锎肋日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：王欢 签字日期：州年r 月习日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址 导师签名： 签字日期： 、虱万 茹多年s - 月砧日 电话： (2 邮编： 西南大学硕士学位论文前言 前言 w o l b a c h i a 是广泛分布于节肢动物体内的一类细胞质遗传共生菌。前人对6 3 种代表性 的节肢动物检测结果表明。含有这种共生菌的种类高达7 6 【l i 。 w o l b a c h i a 参与了多种凋控其宿主生殖活动的机制，包括诱导细胞质不亲和 ( c y t o p l a s m i ci n c o m p a t i b i l i t y ，c i ) 、诱导孤雌生殖( p a r t h e n o g e n e s i s - i n d u c e ，p i ) 、雄性致 死( m a l ek i l l i n g ) 和雌性化( f e m i n i z a t i o n ) 。早在1 9 6 7 年，l a v e n 就尝试将w o l b a c h i a 引 起的c l 作为控制蚊子的一种方法1 2 j ，他释放大量可与雌蚊进行不亲和交配的雄蚊，由于 a 的作用，交配后不产生后代，对实验室种群和自然种群都获得了良好的效果。此外可利 用嘏向不亲和的w o t b a c h i a 实现种群替换f 3 j ，将现有种群替换为同物种中比原种群危害小 的另一种群。 一些研究已证实许多害虫的寄生蜂体内存在w o l b a c h i a ，并参与其生殖调控活动，同 时证明调控寄生蜂的生殖主要是c i 和p i ，且感染w o l b a c h i a 的寄生蜂在控制害虫方面优 于朱感染w o l b a c h i a 的寄生蜂。因此探讨w o l b a c h i a 如何诱导寄主进行孤雌生殖及a 以 及对寄生蜂的生防效能提高的机制和实现工厂化生产有重人的意义。另一方面，研究 w o l b a c h i a 在寄生蜂种间和其他天敌生物中进行转移的机理，从两利用这种共生细菌来增 强其他天敌生物的生防潜能也具有十分重要的意义。 蝶蛹金小蜂p t e r o m a l u sp u p a r u m 隶属膜翅目金小蜂科，姓| 桔主要蝶类害虫如柑桔风 蚋o a p i l i ox u t h u s t l - s k 带凤蝶只p o l y t e s ，及十字花科蔬菜害虫菜粉蝶p i e r i sr a p a e 等蛹期的重 要内寄生蜂，分布广泛，自然寄生率高，颇具生防应用潜力。至今，有关该寄生蜂的年生 活史、生物学和生态学特性卧f 1 0 】，及人工释放与保护利用 ”ii ；2 1 等方面做了一定研究，但 w o l b a c h i a 在蜂体内的侵染情况还未见报道。丽蝇蛹集金小蜂是一种高等双翅目蝇类的蛹期 特异性外寄生蜂目前国外研究w o l b a c h i a 对该蜂的影响及其与物种形成、进化关系已经比 较深入 1 3 1 ，但国内该蜂与w o l b a c h i a 的相互关系尚无报道；同时该蜂易于实验室饲养， 利p 开展对比研究，故本论文特选抒蝶蛹金小蜂和丽蝇蛹集金小蜂为研究对象，一方面以 揭示这两种蜂体内w o l b a c h i a 的侵染情况及w o l b a c h i aw s p 基因的差异，另一方面也为更好 地发挥其在害虫生物防怡中的进一步研究提供理论基础。 文献综述 w o l b a c h i a 是节肢动物体内的一类细胞质遗传共生菌最早于1 9 2 4 年在尖音库蚊o “ p i p i e n s 生殖组织内发现，后被命名为w o l b a c h i ap i p i e n t 锺1 4 。近1 0 余年的研究表明，这类共生 菌广泛存在于各类昆虫体内，甚至有人估计7 6 的昆虫均含有该菌( “。 w o l b a c h i a 之所以在今年来引起如此广泛的关注，主要基于一下几点原因1 2 1 ：1 、w o l b a c h i a 在生物界中的分布非常广泛，且在宿主物种快速迸化过程中起一定作用；2 、w o l b a c h i a 能够 改变宿主的早期发育和有丝分裂过程，因此它可被用来研究基本的生命过程；3 、w o l b a c h i a 被视为有害昆虫的微生物天敌可广泛应用于生物防治中i4 、w o l b a c h i a 在寄生性线虫中的 发现，可能开启线虫病治疗的新契机。可作为在昆虫群体中传播抗性基因的载体，并通过其 所特有的生殖优势在整个种群中传播开来。 1w o l b a c h i a 的形态及存在部位 1 1w o l b a c h i a 的形态 w o l b a c h i a 具有立克次氏体的一般特征。它有两种形态：一种是不规则杆状，长0 5 1 。3r i m ； 另一种是球状，直径约0 5 m 。w o l b a c h i a 细胞通常可以观察到含有核糖体和核酸纤维。 w o l b a c h i a 存在于一个由三层膜包被的小室中，晟外层的膜来自宿主液泡膜，次外层是细菌细 胞壁，最内层由细菌质膜组成。 1 - 2w o l b a c h i a 的存在部位 w o l b a c h i a 主要存在于生殖组织细胞的胞质中，研究表明w o l b a c h i a 大量存在于卵巢和精 巢中。在卵巢中，w o l b a c h i a 丰度最高的是滋卵细胞，是发生复制的所在“1 ( 研。滋卵细胞的内 容物通过胞质桥进入发育中的卵，在卵细胞中，w o l b a c h i a 与微管相关，这种相关被认为对 w o l b a c h i a 引起的胞质不亲和和孤雌生殖非常重要f ”。 在一些昆虫的非生殖组织也发现w o l b a c h i a 的存在。廖珊等i ”埽0 用p c r 和w e r s t e r n 杂交 的方法在灰e 虱的头、胸、腹、唾液腺、消化道等非生殖纽织中检测到w o l b a c h i a 。粟炳1 1 9 j 的马氏管、神经组织，翅和血淋巴中也发现了w o l b a c h i a 。c h e n g 等 2 0 l 检测了w o l b a c h i a 在舌 蝇g l o s s i n ar n o r s i t a n sm o r s i t a n s 、gb r e v i p a t p i s 和g fa u s t e n i3 个种中分布情况，研究发现3 个 种的卵巢和精巢中均有w o l b a c h i a 的存在，而在ga u s t e n i 的中肠、头部、肌肉组织、脂肪体、 乳腺、唾液腺等组织也检测到w o l b a c h i a ，在另2 个种中未发现，这可轻是由于不周w o t b a c h i a 类型侵染组织类型不同。有报道称非生殖组织中的w o l b a c h i a 对其宿主有一定影响，如果蝇中 神经组织和肌肉组织大量感染w o t b a c l u a 可严重减少成蝇的寿命f 2 ”。 2 西南大学硕士学位论文 文献综述 2w o l b a c h i a 的宿主分布与传播 2 1 i b a c h i a 的宿主分布 w o l b a c h i a 是一种数鼍极大且分布广泛的微生物。现己发现它存在于节肢动物门的昆虫纲、 甲壳纲、蛛形纲及线彤动物门的丝状线虫中。目前已知昆虫纲中鞘翅目、双翅目、3 翅日、 同翅目、膜翅目、鳞翅目并氲翅目等七个主要目均有被w o l b a c h i a 侵染的现象。目前国内报道 发现予稻褐飞虱、向背飞虱和灰飞虱r “、尖音库蚊“、麦蚜f 2 4 j 、棉蚜搿j 三色二虱【“、j “赤眼 蜂【2 7 】、朱砂叶螨1 2 8 1 、烟粉虱【”1 、米蛾p o l 中。在j e y a p r a k a s h 干h o y 检测的6 3 种节肢动物中 含有这种共生菌的种类高达7 6 1 1 1 。人们估计全球现存昆虫种类( 1 ，0 0 0 3 ，0 0 0 万种) 中，大约 有1 5 0 5 0 0 万种感染w o l b a c h i a 。由此可见，w o l b a c h i a 是自然界最丰寓的共生细菌之一。 2 2w o l b a c h i a 的传播 垂直传播是w o l b a c h i a 在宿主种内的基本传播模式1 3 1 i ，但w o l b a c h i a 亦可以在同种宿主的 不同个体闯通过食物或体液进行水平传播j 胂】，且经水平传播的w o l b a c h i a 可在新宿主中垂 直传递给其后代。根据1 6 sr d n a 的系统发育分析表明，鞘翅曰、双翅目、膜翅日和鳞翅目昆 虫问存在着具有相同或浆缘关系近缘的w o t b a c h i a 意味着可能在这些目间存在水平传播【3 4 1 。 但节肢动物( 含有 b 群的w o l b a c h i a ) 与线虫( 含仃c ，d 群的w o l b a c h i a ) 间则极少有 w o l b a c h i a 的水平传播p “。寄生蜂及其寄主之问的种间传播可能是w o t b a c h i a 的一种水平传播 方式【3 6 l i ”1 。 通过人为的方法成功将w o l b a c h i a 转移到不同的宿主中也说明w o l b a c h i a 是可以水平传播 的。将白纹伊蚊中含有的一种引起a 的b w o l b a c h i a 转染到天然米感染的果蝇体中得到表达 ，是一种亚目阶元间的水平传插。g r e n i e r 等 删通过微注射法将w o l b a c h i a 从感染的赤眼蜂 t r i c h o g r a m m a p r e t i o s u m 中转染到了米感染的松毛虫赤恨蜂中是种间的水平传播。也就是说， w o l b a c h i a 所能忍受的寄主环境，事实上具有多样性。一般而言，w o l b a c h i a 与其寄主共同演 化的历史越悠久，和其他物种水平感染的儿率就越低反之，其可能性则越高。 3w o l b a c h i a 的系统发育 自从分子系统发育分析方法应川于w o l b a c h i a 的鉴定后，w o l b a c h i a 的研究取得了突破性 的进展。1 9 9 2 年o n e i l l 等【4 1 伯p c r 的方法成功地扩增了w o l b a c h i a 的1 6 sr d n a 基因片段。 其后2 3 s 一5 sr d n a ，如叫【”i ，g r o e 4 3 】等基冈片段也被扩增出来它们对建立该菌系统发育 模式颇有价值，特别是1 6 sr d n a 。对其进行系统发育分析将w o l b a c h i a 属分成a 和b 两大组。 不同宿主的1 6 sr d n a 序列最大差异只有2 4 4 1 。但由于以上基因的进化速度太慢，因而不能 提供足够的信息来解决不同生殖调控的各个w o l b a c h i a 株之间的关系。1 9 9 3 年，h o l d e n 等删 克隆获得加z 基因一种控制细胞分裂有关的蛋白，在基因序列及蛋白立体结构上，都与表 现在细胞内微小管壁( m i c r o t u b u l ew a l l ) 之t u b a l i n 有一定程度的相似性。w e r r e n 等【3 6 】对巴 3 西南大学硕上学位论文文献综述 拿马热带雨林的6 2 种不同的节肢动物种群中w o l b a c h i g 属郧z 基因序列作系统发育分析，分 析结果表明a 和b 大组f t s z 基因序列存在1 3 1 6 的差异性，并揭示w o l b a c h i a 存在水平传播， 为迸一步研究不同w o t b a c h i a 晶系之间关系奠定了基础。目前一种编码w o l b a c h i a 表面蛋自的 基因一w s p 基因是目前报道的w o l b a c h i a 基因中进化最快的，z h o u 等h 7 】对2 8 个有代表性的 w o l b a c h i a 品系样本进行检测，并建立了依据其基因序列对各个w o t b a c h i a 株进行p c r 分类检 测的方法和系统发育分析，序列分析显示w s p 基因序列差异最高可达到2 3 ，系统发育分析 表明将节肢动物体i j i = f 共生的w o l b a c h i a 分为a 和b 两大组( s u p e r g r o u p ) 以及大组下的1 2 个 组( g r o u p ) ，备组的名称由首次发现该组w o l b a c h i a 株的节肢动物种( 标准种) 名称的前三 个字母表示，每组中的成员与其标准种的w s p 基因序列差异不得大于2 5 。a 犬组中由m e l 、 a l b a 、m o r s 、r i v 、u n i 、h a w 、p a p 和a u s8 个组，b 大组中有c o n 、d e i 、p i d 和c a u b4 个 组( 图1 ) 。 囊 姜 雪毒量 星要舌誊子 圈l 根据w s p 基因序列构建的m p 树咖 f i g 1 0 n e m a s t p a r s j m o n i a u s t r e e b o u n ds e a r c ha f a l i g n e d w s p e q m c 4 西南大学硕士学位论文 文献综述 4w o l b a c h i a 对宿主生殖的调控 w o l b a c h i a 参与了多种调控其宿主生殖活动的机制。包括诱导细胞质不亲和( c y t o p l a s m i c i n c o m p a t i b i l i t y ，c 1 ) 、诱导孤雌生殖( p a r t h e n o g e n e s i s - i n d u c e ，p i ) 、杀雄作用( m a l ek i l l i n g ) 和雌性化( f e m i n i z a t i o n ) 。 4 1c i y e n 和b a r r l 4 8 】首次提出w o l b a c h i a 是引起c i 现象的主要因子。w o l b a c h i a 诱导的c i 指精 子和卵子问的生殖不亲和，它导致二倍体物种受精卵死亡p 8 1 或单倍l t _ 倍体物种受精卵发育成 雄性个体或胚胎死亡i ”脚】。c i 有两种形式，单向细胞质不亲和( u n i d i r e c t i o n a l ) 和双向细胞 质不亲： l l ( b i d i r e c t i o n a l ) 。单向细胞质不亲和指感染w o l b a c h i a 的雄性与未感染w o l b a c h i a 的雌 性间杂交不亲羽j ，但反交却是亲和的：双向细胞质不亲和指感染不同w o l b a c h i a 株的雌雄间的 交配不亲利，两者均不产生后代或产生数目很少的后代。 4 1 1w o l b a c h l a 诱导c i 的作用枧理 根据现有的经典遗传学和细胞遗传学资料，w e r r e n ( 1 9 9 7 ) t 5 0 1 提山了修饰营救( m o d r e s c ) 模型，它假定存在两种截然不同的细菌功能：精子中共生菌的修饰( m o d i f i c a t i o n ) 和受精卵 中共生值的营救( r e s c u e ) 。有两个原因能使精子产生修饰：分泌的w o l b a c h i a 蛋白，它可以 修饰父本染色体；去除对受精卵( z y g o t e ) 形成或形成前父本染色体组正常浓缩鸯 浓缩必不可 少的宿主蛋白。同样，卵子中相同w o l b a c h i a 株的存在将导致产生或分泌营救因子，或选择地 补充育能力营救糟子的宿主分子。根据这个模型，卵巢中的共生菡对发育中的精子进行修饰 ( 可能是通过染色体结合蛋白) ，只有卵中存在相同的共生菌，这种父本染色体的修饰才能 被营救。如果没有被营救，就导致卵希l 精子的不亲和。这一模型与单向不亲和( 来感染w o t b a c h i a 的卵不能营救感染w o l b a c h i a 的雄性皱修饰的精子) 和双向不亲和( 不同的w o l b a c h i a 株系其 修饰营救系统不同 超一致的。虽然目前还不消楚分子水平上c j 的机制，但有证据阐明 w o l b a c h i a 在精子发生( 成熟的精子不含有细菌) 过程能够修饰父本的染色体，从而影响第一 次有丝分裂父本染色体的行为。导致有丝分裂同步性的丧火f 1 3 ) 啪i s 2 1 f 5 4 1 。 最近，研究人员检测了感染w o l b a c h i a 的丽蝇蛹集金小蜂胞质不亲和的胚胎发育过程发 现父本核膜延迟分解f s s l ”i ，冈此推断父本和母本核膜分鳃的异步性是胚中胞质不亲和的主要 原因。另外，在mv i t r i p e n n i s 1 刚平其它昆虫【5 7 1 。【删中还观察到不同的( a d d “j v e ) 单向剁双向 c i 现象。 二倍体物种的c 1 只导致胚胎的死亡，与之不同的是，在单倍二倍体物种中有两种a 表 达形式。如在寄生蜂n a s o n i a 曲r i p e n n i s t 扣，c i 使受精卵中父本染色休的完全丧火m 1 1 5 0 l f 6 1j ，导 致卵的单倍性，使受精卵由雌性个体( 二倍体) 发育转化成向雄性个体( 单倍体) 发育。最 近。b r e e u w e r ( 1 9 9 7 ) 1 6 2 1 在蛛形螨( s p i d e rm i t e ) t e t r m t y c h u su r t i c a e l l v a v r e 等( 2 。0 0 0 ) p 9 j 在膜 5 翅目果蝇寄生蜂l e p t o p o l i n a e 把r 口细m 发现另一种a 形式；c i 导致受精卵f 1 代死亡，这与二倍 体物种中胞质不亲和相似。因此，单倍一二倍体物种至少由有两种a 形式：雌性个体转化成 雄性个体或胚胎死亡。这一发现对单倍一二倍体物种中c l - w o l b a c h i a 的化轨迹提出了新的问 题【4 9 j ，而研究的焦点可能就是这两种不同的c l 形式是如何进化的。 4 1 2c i 的种群动态 无论是理论上还是试验中【叫 。 6 6 1 均已证明c i 使感染w o l b a c h i a 的雌性个体有生殖优 势，并且可产生种群置换( p o p u l a t i o nr e p l a c e m e n t ) 。种群置换指感染的细胞型侵入宿主种群 替换了非感染的细胞型。影响种群置换率的因子有；a 表型( 1 e v e l ) ( 由胞质不亲和杂交产 生的卵孵化) ，w o l b a c h i a 对宿主雌性适合度的影响，w o l b a c h i a 传播的保真度( 母性遗传传 播率) 【“h 6 。w o l b a c h i a 在t 时间内的感染频率p 可用下面方程式【“】来表述： p ，( 1 一p ) ( 1 一s ，) “1 1 一s ，p f s p ，( 1 一p ，) 一心 p t 2 ( 1 一s ，) ( 1 s 。) 表示c i 杂交卵的相对孵化率，( 1 t t ) 表示w o l b a c h i a 母性遗传传播的保真度， ( 1 - j ，) 代表感染雌性个体相对未感染雌性个体的生殖力。w o l b a c h i a 侵入宿主种群的速度( 种 群置换率) 与( 1 - * ) 和( 1 - sr ) 成正比，与( 1 - 以) 成反比。此方程式也可以用来描述w o l b a c h i a 侵入宿主种群所需的初始感染频率( t h r e s h o l di n f e c t i o nf r e q u e n c y ) 和w o l b a c h i a 侵入后的平衡 感染频率。若感染水平低于所需感染初始值，则w o l b a c h i a 不能侵入，并且在宿主种群中消失。 4 2 p i 单倍二倍体物种似乎是w o l b a c h i a 诱导孤雌生殖的必要条件。节肢动物中已知的单倍二 倍体物种有膜翅目、螨、缨翅目及鞘翅目中的少部分的属 7 0 1 见表1 。目前还不清楚为什么微生 物不能诱导二倍体物种行孤雌生殖。 表1w o l b a c h i a 诱导孤雌生殖的种类及依据1 7 1 1 t a b l e1 c a s e so f p a r t h e n o g e n e t i cr e p r o d u c t i o ni nw l d e he v i d e n c ee x i s t sf o rw o l b a c h i ai n v o l v e m e n t 种类hawdc i 参考文献 t a x o n r e f e r c n c e 金小蜂科p t e r o m a l i d a e m u s c i d i f u r a xu n i r a p t o r s p a l a n g i a s c i p e s 蚜小蜂科a p h c l i n i d a c a p h y t i sc h i l e n s i s 昆虫纲l n s c c t a 膜翅目h y m e n o p t e r a l e g n e r ，1 9 8 5 a , b ；s t o u t h a m e re t a l ，1 9 9 3 ， 1 9 9 4 w e i e a e t a l ，1 9 9 5 ；v a n m e e t e t a l ，1 9 9 9 g o t t l i e be ta 1 ，1 9 9 8 a - c r y s o m p h a l i ?+? g o t t l i e b 口，。1 9 9 8 一d i a s p i d i a ? ?+? ? z c h o d f c i n e t 口f ，1 9 9 4 ，1 9 9 5 爿肠卯4 ”“如 ?+?+ b z c h o f i if e i n “口f ，1 9 9 4 ，1 9 9 5 4 声帕n 鲫b ?+? n a d e l ，p e t s 3 0 m m u n ；w e r r e ne ta 1 ，1 9 9 5 6 西南大学硕士学位论文 文献综述 皇曼! 璺墨量皇! 曼曼甍曼! 曼曼曼暑曼舅皇曼曼蔓蔓曼曼曼曼矗曼曼曼! ! ! 曼鼍目舅曼曼曼曼! 皇曼曼曼量蔓曼曼曼! 毫曼曼曼墨i u e n c a r s i a f o r m o s a ，+r 一拗“i ：曩兹篇；游等”“， e r e t m o c e r u ss t a u 艘r ?+? v a nm c e f 甜口# 1 9 9 9 e m u n d u s ?+f+ b d e b a r r oa n d h a r t 2 0 0 1 广腹小蜂科p l a t y g a s t e r i d a e a m i t u s f u s c i p e n n i s ?+ 跳小蜂科e n c y r t i d a e a p o a n a g y r u sd i v e r s i c o r n i s c o x x i d o x e n o i d e s p e r e g r i n u s 缘腹细蜂科s c e l i o n i d a e t e l o h o m e sn a w a i 赤服蜂科t r i c h o g r a m m a i d a e t r i c h o g r a m m ab r e v i c a p i f l u m 工c h i l o n i s r c o r d u b e n s 括 z d e i o n z e m b r y o p h a g u m r e v a n e $ c p n s ( r h e n a n 引 zk a y k a i zn u b i l a l a e zo l e a e r p l a t n e r i z p r e t i o s u m z “b e r i c u m r a t o p o v i r i l l a zs e m b l i d i s 匙胸樱蜂科e u c o i l i d a e g r o n o t o m am i c r o m o r p h a 环腹瘿蜂科f i g i t i d a e l e p t o p i l i n a4 u s h a l 镕 l c l a v 咖e s 瘿蜂乖q - c y n i p i d a e f f ， v a l l m c c re t a l ，1 9 9 9 ；m a n z a n oc r a l ， 2 ，0 0 0 e i j l se ta 1 ，1 9 9 6 ；v a nm e c r ，1 9 9 9 f l a n d e r s ，1 9 6 5 ；v a nm e e re t 口，1 9 9 9 +f4 - b a r a k a k ie t4 f 2 , 0 0 0 4 - s t o u l h a m e t e t a l ，1 9 9 0a ，b ；w e l f c n 口a 1 ， 1 9 9 5 s t o u t h a m e rp fa 1 1 9 9 0a l b ： c h e n 甜a 1 1 9 9 2 ；s c h i l t h u i z e n a n ds t o u t h a m e r 1 9 9 7 c a b e n oa n dv a r g a s ，1 9 8 5 ； s t o u t h a m e re fa 1 ，1 9 9 0b ，1 9 9 3 s i l v aa n ds t o u t h a m e r ，1 9 9 6 s t o u t h a m e r 盯a 1 ，1 9 9 0a , b ，1 9 9 3 b i r o v a 1 9 7 0 ；s i o u t h a m e re t a j 1 9 9 0b ： a i m e i d a p e r s c o m m u n s t h o u t h a m e re td ，1 9 9 0b ： v a n o