稻飞虱翅发育基因对翅型分化的调控作用研究

发布时间：2022-10-05 17:08

　　在不同外界环境条件的影响下,同一种生物可以发育成形态不同、生活习性不同的个体,即发育可塑性。发育可塑性是生物在自然选择的压力下,为适应不断变化的生态环境而形成的一种极其重要的生存策略。很多昆虫（如蜜蜂、蚂蚁、蝗虫、稻飞虱）具有发育可塑性现象。稻飞虱是水稻重要害虫,翅的发育具有可塑性。成虫具有长翅型和短翅型类型:在寄主营养恶化时,主要产生长翅型个体,长翅型成虫飞行能力强,前翅与后翅均长于身体,且前翅长于后翅,、但繁殖能力较弱;在寄主营养丰富时主要产生短翅型。短翅型个体不能飞行,前翅与后翅均短于身体,、且后翅非常退化,类似果蝇平衡棒,但繁殖能力强。多年来,稻飞虱的翅二型现象吸引了众多昆虫学者的兴趣,取得了大量研究进展。褐飞虱翅型转换的开关基因已经鉴定出来:胰岛素受体Insulin Receptor 1/2（In R1/2）。然而,In R1/2是非常上游的调控因子,翅发育基因是翅发育调控的具体执行者,翅发育基因是否能够响应In R1/2的信号,启动长翅型或短翅型翅发育的进程,进而调控翅型分化,目前还没有相关相关报道。本论文克隆了Ultrabithorax（Ubx）、Decapentaple... 

【文章页数】：197 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 昆虫简介及其翅的重要意义
        1.1.1 昆虫在自然界的广泛分布及生态学地位
        1.1.2 翅的发生对于昆虫的重要意义
        1.1.3 昆虫翅的多样性
    1.2 昆虫翅发育基因研究进展
        1.2.1 模式昆虫翅发育分子机制研究进展
        1.2.2 非模式昆虫翅发育基因研究进展
    1.3 Hox基因在昆虫翅发育过程中的重要作用
        1.3.1 Hox基因介绍
        1.3.2 Hox基因和昆虫翅发育的关系
        1.3.3 Hox基因Ubx研究进展
        1.3.4 昆虫Ubx的靶标基因及其对靶标基因的调控作用
        1.3.5 Ultrabithorax蛋白结构与昆虫物种进化关系
    1.4 其它与翅发育相关基因的研究进展
        1.4.1 Apterous基因简介
        1.4.2 Decapentaplegic基因简介
        1.4.3 Vestigial功能简介
    1.5 稻飞虱简介
    1.6 稻飞虱翅二型以及迁飞现象
        1.6.1 稻飞虱长翅、短翅成虫前后翅形态特点
        1.6.2 稻飞虱长翅和短翅的飞行和生殖能力差异
        1.6.3 稻飞虱翅型分化的内分泌控制机理
    1.7 研究目的及意义
    1.8 本文的创新之处
第二章 材料与方法
    2.1 本研究中所用材料
        2.1.1 主要实验试剂
        2.1.2 常用试剂的配置
    2.2 主要常用仪器
    2.3 供试昆虫
    2.4 稻飞虱总RNA的提取
    2.5 第1链cDNA的合成
    2.6 目的基因的克隆
    2.7 目的片段的PCR扩增、克隆、测序及序列分析
    2.8 dsRNA模板的制备
    2.9 dsRNA的合成
    2.10 dsRNA的酚氯仿抽提
    2.11 三龄稻飞虱的注射方法
    2.12 稻飞虱RNA原位杂交组织化学试验步骤
    2.13 转基因果蝇试验
第三章 稻飞虱Ubx研究结果与分析
    3.1 稻飞虱Ubx研究的出发点及其内容概括
    3.2 三种稻飞虱Ubx基因的分子克隆及蛋白比对
        3.2.1 褐飞虱Ubx核苷酸和氨基酸序列信息图
        3.2.2 白背飞虱Ubx核苷酸和氨基酸序列信息图
        3.2.3 灰飞虱Ubx核苷酸和氨基酸序列信息图
        3.2.4 三种稻飞虱氨基酸序列全长和几种模式生物Ubx氨基酸序列同源比对图
    3.3 稻飞虱Ubx蛋白结构的特殊性
    3.4 褐飞虱Ubx表达谱分析
        3.4.1 褐飞虱Ubx在长/短翅各个龄期表达量检测
        3.4.2 褐飞虱Ubx在长/短翅五龄前后翅芽表达量荧光定量与半定量检测
        3.4.3 原位杂交检测褐飞虱Ubx在长/短翅五龄前后翅芽表达情况
        3.4.5 白背飞虱和灰飞虱Ubx在五龄翅芽表达情况检测
    3.5 稻飞虱Ubx功能探索
        3.5.1 稻飞虱Ubx显微注射RNAi相关表型
        3.5.2 褐飞虱UbxRNAi后翅长变化
        3.5.3 NlUbxRNAi后长翅/短翅稳定遗传系褐飞虱前/后翅芽靶标基因变化检测
        3.5.4 利用Gal4-UAS遗传工具探索Ubx对翅发育的影响
        3.5.5 黑腹果蝇和稻飞虱Ubx点突变功能验证
        3.5.6 稻飞虱Ubx具有敏感而又温和浓度效应的生物学意义探索
    3.6 本章小结
第四章 NlDpp、NlVg、NlapA研究结果与分析
    4.1 褐飞虱Dpp基因功能研究
        4.1.1 NlDpp的基因序列
        4.1.2 NlDpp在长翅/短翅稳定遗传系中的组织表达谱分析
        4.1.3 显微注射法RNAi长翅和短翅稳定遗传系三龄褐飞虱
        4.1.4 NlDppRNAi长翅稳定遗传系与短翅稳定遗传系褐飞虱表型
        4.1.5 NlDppRNAi长翅与短翅稳定遗传系褐飞虱干扰效率
    4.2 褐飞虱Vestigal基因功能研究
        4.2.1 NlVg的基因序列
        4.2.2 NlVg在长翅/短翅稳定遗传系中的组织表达谱分析
        4.2.3 显微注射法RNAi长翅和短翅稳定遗传系三龄褐飞虱
        4.2.4 NlVgRNAi长翅稳定遗传系与短翅稳定遗传系褐飞虱表型
        4.2.5 NlVgRNAi长翅与短翅稳定遗传系褐飞虱干扰效率
    4.3 褐飞虱apterousA相关功能研究
        4.3.1 NlapA基因克隆与分析
        4.3.2 NlapA在长翅/短翅稳定遗传系中的组织表达谱分析
        4.3.3 褐飞虱显微注射法RNAi长翅和短翅稳定遗传系三龄褐飞虱
        4.3.4 NlapA对褐飞虱翅形态发育的影响
        4.3.5 NlapARNAi对褐飞虱翅长影响
        4.3.6 NlapARNAi后NlapA表达量的变化
        4.3.7 NlapARNAi后其靶标基因表达量变化
        4.3.8 NlapA调控NlASH表达
        4.3.9 NlASHRNAi相关实验
第五章 讨论
    5.1 关于Ubx的讨论
        5.1.1 Ubx一级氨基酸序列的特殊点以及表达谱的特殊性
        小结
    5.2 关于NlDpp的讨论
    5.3 关于NlVg的讨论
    5.4 关于NlapA的讨论
    5.5 总结
参考文献
附表
附录
致谢
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【参考文献】：
期刊论文
[1]三种稻飞虱翅型分化的遗传分析[J]. 彭娟,张超,安志芳,于居龙,刘向东.  昆虫学报. 2012(08)
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[3]稻飞虱的危害及再猖獗机制[J]. 姜辉,林荣华,刘亮,瞿唯钢,陶传江.  昆虫知识. 2005(06)
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[5]外源激素对褐飞虱翅型分化的影响[J]. 王健,吴振廷,张一九,陈策香,徐贵华.  昆虫学报. 1998(04)
[6]灰飞虱传毒特性研究初报[J]. 刘玉彬,包绍永,林莉,李晓铭.  植物保护. 1990(01)
[7]白背飞虱短翅型雄虫的观察[J]. 胡国文,朱明华.  昆虫知识. 1981(04)



本文编号：3686171