我国三地区黑腹果蝇中感染的Wolbachia之间的关系及其对宿主生殖的影响机理分析

【摘要】Wolbachia是一类胞内共生菌,属于母系传递的一种革兰氏阴性菌,主要存在于节肢动物及丝虫线虫体内的。据研究,全球的节肢动物种类中大概有70%已经被Wolbachia感染。我国幅员辽阔,地理条件复杂多样,但Wolbachia在我国果蝇中的感染情况研究的还不够多,对感染的Wolbachia之间的关系还没有深入研究报道。Wolbachia主要存在于生殖系统内,能够通过多种方式操纵宿主的生殖进而使宿主的生殖异常,这些方式一般包括,精卵细胞质不亲和(CI)、杀雄、雌性化、孤雌生殖。其中CI是Wolbachia对宿主生殖最普遍的一种影响,指感染Wolbachia的雄性宿主与未感染Wolbachia的雌性宿主交配,或者是感染不同种类Wolbachia雌雄宿主之间进行交配,会使雌蝇所产胚胎孵化率很低或完全不孵化,但是感染同种Wolbachia的雌雄宿主交配或者是未感染Wolbachia的雄性宿主与感染Wolbachia的雌性宿主交配,所产胚胎孵化率正常。目前国内外对Wolbachia的研究很多,对于CI的机制虽然已经有了一些研究报道,但明确的机制还是没有确定的。本研究首先检测了我国三地区黑腹果蝇体内感染Wolbachia之间的关系,然后研究了其对宿主果蝇生殖的影响及机理。1、本研究组前期检测了我国湖北武汉、云南六库、海南鸡公岭、河南鸡公山、西藏下察隅、天津6个地区黑腹果蝇体内Wolbachia的感染情况,发现其中仅湖北武汉、云南六库、天津地区的黑腹果蝇携带有Wolbachia。然后通过对这三个地区果蝇体内的Wolbachia进行MLST分析,测序发现这3个地区黑腹果蝇感染的Wolbachia分属于3种不同Wolbachia序列类型(ST)。其中武汉地区果蝇感染的Wolbachia的ST为1,天津地区果蝇感染的Wolbachia的ST为258,这两种序列类型均为新出现的,而六库地区果蝇感染的Wolbachia的ST为259。为了进一步了解湖北武汉、云南六库、天津这3个地区果蝇感染的Wolbachia之间的关系及其对果蝇生殖的影响,我们检测了这3个地区果蝇感染Wolbachia各自引起的CI强度。发现湖北武汉及天津地区果蝇中Wolbachia所引起的CI很强,而云南六库地区果蝇中Wolbachia所引起的C工较弱。因为这三个地区距离较远,那么为了检测这3个地区果蝇感染的Wolbachia引起CI强度的差异是否是由于不同地区的果蝇的差异而引起的,我们通过地区间杂交的方式,探究了这3个地区果蝇之间的关系。通过杂交后的胚胎孵化率发现湖北武汉和天津地区的果蝇之间的亲缘关系比较近,而湖北武汉与云南六库地区果蝇之间的亲缘关系比较远。将不同地区带有Wolbachia的果蝇进行杂交,通过统计交配后雌蝇所产胚胎的孵化率,研究这3个地区果蝇中感染的Wolbachia之间的关系。发现武汉果蝇中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。这些结果表明,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。2、本研究组前期通过microarray技术检测到wMelWolbachia感染导致果蝇三龄幼虫精巢中CG10433表达显著上调,并通过显微注射技术得到了CG10433过量表达果蝇。本研究通过荧光定量PCR技术检测,首先发现运用UAS-Ga14体系使基因CG10433的表达量确实发生了上调。为了检测基因CG10433过表达果蝇是否能产生类似CI的表型,我们用CG10433过表达雄蝇与正常未感染的雌蝇(DmelT)交配,发现后代孵化率不到30%,比对照组显著降低,表明就孵化率而言,CG10433过量表达雄蝇能产生类似CI的表型。此外,CG10433过量表达雄蝇会导致交配后的雌蝇产卵量下降,这可能也是CI交配组后代数量减少的原因之一。然而CG10433过量表达对雌蝇的繁殖力没有影响,因为CG10433过量表达雌蝇与正常雄蝇交配后胚胎孵化率与对照组没有显著差异。这些结果表明,Wolbachia感染引起雄果蝇精巢中CG10433基因表达上调可能是其产生CI的原因之一。
【作者】熊恩娟；
【导师】王玉凤；
【作者基本信息】华中师范大学，动物学，2014，硕士
【关键词】Wolbachia；黑腹果蝇；CI；CG10433；

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