基于Distal-less基因的蝎蛉科（长翅目）幼虫腹足同源性及起源研究

发布时间：2017-09-18 18:43

  本文关键词：基于Distal-less基因的蝎蛉科（长翅目）幼虫腹足同源性及起源研究

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【摘要】：昆虫幼虫的腹足在数量和排列上有很大的差异,而这种多样性被认为是对环境的功能性适应,是自然选择的结果。因此,对于腹足同源性及起源的研究有助于我们揭示其起源和进化过程。然而,目前对于不同昆虫的幼虫腹足同源性及起源还存在着较大的争议。长翅目Mecoptera是全变态类昆虫中较原始的类群之一,存在一些独特的发育特征,使之成为发育生物学研究中的重要类群之一。前人基于形态学和解剖学的研究发现,长翅目幼虫胸腹足着生位置不一致,并且胚胎期腹足原基出现的时间要晚于胸足。这些使长翅目成为研究昆虫腹足同源性及起源的模式物种之一,为昆虫腹足发育研究提供了一定的依据,但是缺乏最直接的证据。因此,运用先进的分子生物学手段,从发育机理角度去探究长翅目幼虫腹足同源性及起源问题就显得尤为必要。本研究以长翅目蝎蛉科Panorpidae中的拟华山蝎蛉Panorpa dubia为代表,首先通过光学显微镜和扫描电镜确定了腹足发育的模式,然后通过胚胎整体原位杂交的方法对其腹足的分子发育机理进行了研究。同时创立了一套适合于长翅目昆虫的原位杂交流程。研究发现,拟华山蝎蛉附肢发育时间是产卵后70 h-110 h,胸足原基出现时间为产卵后第70 h,而腹足原基则出现于产卵后第90 h,在70 h-80 h之间,腹足原基外侧短暂出现过一对突起结构。着生位置方面,腹足原基比胸足原基的位置更接近腹中线,而腹足原基外侧的突起结构则和胸足原基一致。结构方面,胸足原基最终发育成具有5节结构的胸足;而腹足原基则发育成不分节的腹足,并且小于胸足。克隆得到了拟华山蝎蛉的Distal-less(Dll)同源基因,该基因全长2950 bp,ORF为834 bp,5’-UTR为1073 bp,3’-UTR为1043 bp,编码278个氨基酸。基于序列比对及系统发育分析确认该序列是拟华山蝎蛉的Dll基因。通过产卵后100 h胚胎的原位杂交发现,Dll基因表达在胸足端部最末端的一节上,以及腹足的端部。而在腹足原基外侧曾出现过突起的地方并未检测到Dll基因的表达。通过拟华山蝎蛉的胚胎学观察和调控基因Dll的表达分析,结合前人的关于蝎蛉科腹足的研究,本研究发现拟华山蝎蛉的胸足和腹足并非系列同源关系,并且腹足很可能起源于腹部附肢的基节内叶。同时认为拟华山蝎蛉的Dll基因不仅仅表达于附肢的端部,并且也出现在附肢相关的突起结构的端部。
【关键词】：蝎蛉科 腹足 同源 内叶
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q964
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 文献综述10-15
• 1.1 昆虫的腹足及研究意义10
• 1.2 昆虫腹足同源性及起源研究10-12
• 1.3 控制昆虫腹足发育基因的研究概况12-13
• 1.4 长翅目腹足研究现状13-14
• 1.5 本研究的目的及意义14-15
• 第二章 蝎蛉腹足在胚胎期的发育15-19
• 2.1 材料与方法15-16
• 2.1.1 实验材料15
• 2.1.2 实验方法15-16
• 2.1.2.1 胚胎显微观察15
• 2.1.2.2 扫描电镜观察15-16
• 2.2 结果与分析16-18
• 2.2.1 拟华山蝎蛉胚胎发育16
• 2.2.2 拟华山蝎蛉胚胎期腹足发育模式16-18
• 2.3 讨论18-19
• 第三章 Distal-less基因的克隆及其表达位置分析19-34
• 3.1 材料与方法19-25
• 3.1.1 实验材料19
• 3.1.2 主要实验试剂19
• 3.1.3 主要仪器设备19-20
• 3.1.4 实验溶液配方20
• 3.1.5 实验方法20-25
• 3.1.5.1 拟华山蝎蛉总RNA的提取20-21
• 3.1.5.2 第一链cDNA的合成21
• 3.1.5.3 引物设计与合成21
• 3.1.5.4 Dll基因序列cDNA保守片段的克隆21-23
• 3.1.5.5 拟华山蝎蛉Dll基因的 3’RACE和 5’RACE23-24
• 3.1.5.6 Dll基因原位杂交样品的制备24-25
• 3.2 结果与分析25-30
• 3.2.1 总RNA的提取25-29
• 3.2.2 拟华山蝎蛉Dll基因的全胚原位杂交29-30
• 3.3 讨论30-34
• 3.3.1 拟华山蝎蛉Dll基因cDNA的克隆30-31
• 3.3.2 拟华山蝎蛉Dll基因的分子系统发育分析31
• 3.3.3 拟华山蝎蛉原位杂交体系的建立31-32
• 3.3.4 拟华山蝎蛉Dll基因表达的分析32-34
• 第四章 总结34-35
• 参考文献35-40
• 致谢40-41
• 作者简介41-42
• 基金支持42

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本文编号：877246