圆唇散白蚁末龄若蚁向两种补充生殖蚁转化和发育过程中的保幼激素水平和卵黄蛋白原基因表达的变化

作     者：刘明花 

作者单位：西北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苏晓红

授予年度：2015年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

主      题：白蚁 圆唇散白蚁 补充生殖蚁 保幼激素 卵黄蛋白原基因表达 卵巢发育 

摘      要：补充生殖蚁分化的可塑性和多样性对巢群的生存和扩张具有重要的作用,主要由若蚁分化产生。圆唇散白蚁末龄若蚁可以转化为翅鳞型补充生殖蚁（adultoid reproductives, AR）和翅芽型补充生殖蚁（brachypterous neotenics, BN）,目前对末龄若蚁转化来的AR和BN分化和发育很少有报道。由于AR羽化时也具有长翅,木白蚁科（Kalotermitidae）和白蚁科（Termitidae）研究报道认为其来自长翅成虫;而在散白蚁Reticulitermes（鼻白蚁科Rhinotermitidae）的报道中有人认为其是若态型补充生殖蚁。因此,关于AR的来源还不确定,对其分化和发育的过程及调节机理也未见报道,尤其是AR和BN转化发育的差异和调节机理还不清楚。本研究对圆唇散白蚁Reticulitermes labialis末龄若蚁向AR和BN分化和发育过程中的保幼激素Ⅲ（Juvenile hormoneⅢ, JHⅢ）水平和卵黄原蛋白（Vitellogenin,Vg）基因表达进行了比较,并且研究了两者在第一个产卵周期中的卵子发生过程。分析比较得出以下结果和结论：***由末龄若蚁直接蜕皮产生,并不是来自于长翅成虫;在无工蚁时配对的AR不能存活和成功建立新巢;AR在形态和行为上与若态型生殖蚁（neotenic reproductives）更相似;巢群大小影响末龄若蚁向补充生殖蚁分化的时间。2.末龄若蚁个体从自然巢群中隔离第5天JHⅢ水平迅速升高为1.45±0.18ng/mg;一周后向AR和BN转化蜕皮时,JHⅢ水平很低,分别为0.42±0.12ng/mg,0.69±0.32ng/mg;第10天时AR的JHⅢ水平达到最高值为1.42±0.52ng/mg,BN的JHⅢ水平在第5天时达到最高值1.31±0.24ng/mg,与向AR分化相比,末龄若蚁向BN分化需要较高的JH水平。即末龄若蚁个体从自然巢群隔离之后JH水平先显著升高,正在向AR和BN转化蜕皮时JH水平又降低。表明末龄若蚁蜕皮分化为AR或BN前需要大幅度迅速升高JH水平;向AR和BN分化过程中Ⅲ水平为先升高后降低的动态变化模式。JH水平高或低影响着末龄若蚁向不同类型生殖蚁转化的方向。3.末龄若蚁隔离培养5天,卵黄蛋白原基因相对表达量快速升高,为0.2640±0.1848,约是隔离前的26倍。一周后,当末龄若蚁正在向AR和BN转化蜕皮时,卵黄蛋白原基因表达量均下降到极低水平,分别为0.0036±0.0015和0.0358±0.0269,BN的卵黄蛋白原基因表达量约是AR的10倍。AR和BN形成后卵黄蛋白原基因表达都呈现先增加后降低的变化模式,都在第15天达到最高值,分别为0.3956±0.0787和0.6811士0.1215,之后表达量快速下降直到产卵。在发育和卵子成熟的过程中,BN的卵黄基因表达量都显著高于AR的。JH水平升高先于卵黄发生,表明高的JH水平诱导卵母细胞的卵黄发生,JH水平是决定卵黄发生Cvitellogenesis)开始和延续的关键因素。BN和AR在JH水平达到峰值时间上的差异是导致两者卵母细胞成熟以及产卵时间上不同的关键因素。4.与AR相比,BN的卵母细胞成熟较早。AR在发育第15天卵巢内有具卵黄的卵母细胞,在第20天时,具卵母细胞发育处于卵黄形成中期;而BN在第10天时有具卵黄的的卵母细胞,第20天时卵母细胞发育至卵黄形成末期。另外,与AR相比,BN的具卵黄卵母细胞数目、初次产卵数较多,并且产卵较早。AR的初次产卵量为1.3±0.50（n=5）,而BN的初次产卵量为2.7±0.60（n=5）;AR和BN的产卵时间分别为28.54±2.2天和24.7±2.6天。建巢初期AR的产卵量没有BN的多,但是在第10个月AR和BN的子代数目没有显著性差异。AR能在短时间能增加巢群的生殖力,与BN一起保证了圆唇散白蚁巢群的扩张和发展。