东亚飞蝗足型特化分子机制及足再生现象研究

发布时间：2017-12-26 12:06

  本文关键词：东亚飞蝗足型特化分子机制及足再生现象研究　出处：《中国农业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：东亚飞蝗(Locusta migratoria)具有繁殖能力强,食量大,迁飞,抵抗不良环境能力强等特点,一旦爆发成灾,常常导致颗粒无收,给农业生产和社会稳定造成严重危害。东亚飞蝗具有直翅目昆虫明显的形态特征即后足特化为跳跃足并且直翅目昆虫附肢多具有再生功能,这些特点为其迁飞,觅食,寻找配偶,交配,逃避敌害等生命活动提供了巨大便利,本论文通过研究东亚飞蝗后足特化的分子机制同时研究了足再生现象,一方面从进化和分子角度揭示昆虫为适应不同环境而呈现形态多样性的相关机理,另一方面也从发育学的角度为防治东亚飞蝗的新方法的研究提供理论基础,更好的完善东亚飞蝗的综合防治体系,防止蝗灾爆发。本研究包含以下六部分内容：(1)为便于深入展开分子生物学相关实验,本论文首先系统筛选了东亚飞蝗不同的实验样本以及不同实验条件下最合适的内参基因,结果显示：胚胎期和幼虫期应选取EF1α,RPL32作为内参基因,成虫阶段以及组织样品中最合适的内参基因组合分别为(SDH,RP49)和(RPL32,Hsp70, RP49);农药,饥饿以及温度处理条件下最合适的内参基因组合分别为(Act,SDH),(Act,Ach)和(RPL32,RP49).(2)通过对胚胎期足形态的观察发现东亚飞蝗后足特化时间从40%的发育阶段至55%发育阶段。对这期间的前、中、后足进行取样,数字基因表达谱测序后利用Nr、Nt、SwissProt.GO、 KOG、KEGG、Pfam七大数据库进行注释得到33,484条有注释信息的基因序列。(3)通过数字基因表达谱筛选东亚飞蝗胚胎前、中、后足三个样品之间的差异表达基因,结果显示为：前足与中足相比有16个差异表达的基因(DEGs),后足与前足相比有446个DEGs,后足与中足相比有404个DEGs.另外,与足发育相关的四大代谢通路(Hedgehog pathway, Decapentaplegic pathway,Notch patchway,Wingless pathway)相关基因在前足,中足和后足中的表达无差异,但是同源异型选择者基因(Homeotic selector gene)的表达差异比较显著,尤其是ubx基因。(4)通过基因克隆技术得到了东亚飞蝗成形素基因dpp序列片段,氨基酸序列保守；检测dpp基因的时空表达模式结果表明该基因在胚胎期后足特化过程中,前中后足之间表达量并无差异；在40%胚胎期注射dsRNA可以抑制dpp基因的表达；dpp基因的表达受到干扰后,东亚飞蝗胚胎期足的发育出现畸形,但是后足依然发生特化,说明dpp基因参与足的正常发育过程,但不参与后足特化过程。(5)通过基因克隆技术也得到东亚飞蝗同源异型基因ubx序列片段,氨基酸序列保守；检测ubx基因的时空表达模式,结果表明：该基因主要在东亚飞蝗后足中表达,在前足和中足中不表达；40%胚胎期注射siRNA可以成功抑制ubx基因的表达,ubx基因功能受到干扰后,胚胎后足不再特化,前、中、后足形态趋于类似,说明ubx基因在调控东亚飞蝗后足特化过程中起着重要作用。(6)本论文也研究了东亚飞蝗足再生现象,结果发现：东亚飞蝗若虫期的足具有微弱的部分再生能力,再生现象多发生于足分节交界处；再生能力强弱与断肢的位置有关,与龄期无关；越靠近转节处,再生现象越明显。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S433.2
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本文编号：1337173