生物钟基因在大猿叶虫生殖滞育调控中的功能研究
发布时间：2021-07-30 17:13
滞育是由环境中光周期或温度等因子诱导的生长发育停滞状态,许多昆虫可通过滞育在不利繁殖的季节中存活。提前感知环境变化并进行相应的生长发育是保证昆虫顺利渡过不利季节的重要前提。了解环境信号如何调控昆虫滞育可为研究昆虫季节性适应策略的分子机制提供新见解。研究表明生物钟基因可以参与短日照诱导冬季滞育发生的过程。但生物钟基因是否可以参与长日照诱导夏季滞育发生过程仍有待证实,并且光周期信号通过生物钟基因调控昆虫滞育发生的分子机制亟待探索。大猿叶虫Colaphellus bowringi Baly为我国江西、山东、黑龙江等地带常发性十字花科蔬菜害虫,光周期和温度均可以诱导其进入生殖滞育。大猿叶虫幼虫（滞育诱导光周期敏感期）可感受环境中光周期变化并作出后期的发育决定,成虫羽化后（滞育准备期）可根据幼虫期作出的发育决定开始觅食、积累营养物质等生理生化活动。昼夜节律振荡系统可能参与光周期诱导大猿叶虫进入生殖滞育的过程。本研究以大猿叶虫修水种群为实验材料,首先筛选并克隆了大猿叶虫生物钟基因,再利用荧光定量PCR、RNAi、RNA-Seq等技术探索生物钟基因参与光周期调控大猿叶虫滞育诱导和滞育准备的分子机制,...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
光周期诱导昆虫滞育发生模式图(Kostal2011)
华中农业大学2019届博士研究生学位（毕业）论文6图1.2昆虫生物钟反馈回路示意图参考Tomioka&Matsumoto(2010),Zhanetal(2011)和Asher&Sassone-Corsi(2015)绘制。Figure1.2Schematicoftheproposedclockworkmechanismofinsect.TheclockworkwasdrewreferredtoTomioka&Matsumoto(2010),Zhanetal(2011)andAsher&Sassone-Corsi(2015)4.3生物钟可能通过JH信号调控成虫生殖滞育昆虫在完成光周期测量后触发的下游事件是调控昆虫滞育发生的重要因子。神经内分泌系统可将昆虫在滞育诱导期积累的光周期信息转化成滞育指令来调控下游基因的表达、启动滞育准备期的代谢变化，并最终决定昆虫滞育(Denlingeretal2005)。在以成虫进入生殖滞育的昆虫中，注定滞育个体体内保幼激素(juvenilehormone,JH)的缺乏是导致其进入生殖滞育的关键(Kort1990;王满囷和李周直2004;Denlinger2002)。在点蜂缘蝽R.pedestris和始红蝽P.apterus中生物钟基因在完成光周期测量后，可能将上游的光周期信号转化为下游的JH信号，进而调控生殖滞育的发生(BradshawandHolzapfel2010a;Ikenoetal2010;Urbanovaetal2016)。在非滞育诱导条件下，干扰点蜂缘蝽R.pedestris和始红蝽P.apterus的cyc后产生的滞育表型可以被外源施加保幼激素类似物而拯救。生物钟基因可能通过胰岛素信号通路调控JH信号，进而调控昆虫生殖滞育的发生(SimandDenlinger2013)。在人类胰岛细胞(Sainietal2016)和长红猎蝽Rhodniusprolixus(VafopoulouandSteel2012)中均发现胰岛素可以呈现节律性释放。滞育诱导的光周期条件下，黑腹果蝇Drosophilamelanogaste可通过下调胰岛素样类肽ILP抑制JH的合成(Ojimaetal2018)。分别干扰尖音库蚊C.pipiens的胰岛素样类肽基因(insulin-likepeptides1,ILP-1)和胰岛素受体基因(insulin-li
量脂类并入土滞育；幼虫孵化后持续饲养在12L:12D条件下，成虫在羽化取食4天后卵巢中有大量卵黄原沉积并开始交配产卵（图1.3）(冯莲2014)。在滞育准备期，JH-Met信号的缺失导致发育受阻、脂类等营养物质积累和抗逆能力上升等(李医2016；谈倩倩2016；Liuetal2016;Liuetal2017)。并且JHEH和JHDK介导的JH降解途径可促进大猿叶虫滞育准备期的脂类积累(孙丹2018)。上述研究在完善大猿叶虫生物学特性的基础上，逐步明确了下游JH信号调控大猿叶虫滞育准备的分子机制，然而上游光周期信号是如何调控大猿叶虫滞育发生仍有待探索。图1.325℃条件下大猿叶虫生活史示意图(Tanetal2017)每一格为1天。在25℃条件下，大猿叶虫卵期为4天，幼虫孵化后可开始立即活动取食，在取食7-8天后高龄幼虫停止取食并入土化蛹。当化蛹4天后，成虫开始羽化并从土下爬出，然后开始继续活动危害。成虫在初羽化24h内基本不取食或取食量很少，在图中以0表示。1-4则代表成虫羽化后取食天数(Xueetal2002a;Xueetal2002b)。Figure1.3Thelife-cycleoftheC.bowrinigthatrearunder25℃(Tanetal2017).Eachsmallboxrepresentsforonedayofdevelopment.Whenthebeetlesarerearingunder25℃,ittakesfourdaysforlarvaetohatchoutfromtheeggs.Thelarvaebeginlocomoteandfeedingsincetheyhatchout.Andtheystopfeedingandpupatedinthesoilafterfeedingfor7-8days.Fourdaysafterpupation,adultsbegintoemergeandcrawloutofthesoil,andthencontinuetoseekforfood.Adultsdonotfeedorfeedverylittlewithin24hoursafternewlyemerged,whichisrepresentedby0inthefigure.1-4representsthenumberoffeedingdaysaftertheemergenceofadults(Xueetal2002a;Xueetal2002b).6论文设计6.1研究目的和意义在诱导滞育?
【参考文献】：
期刊论文
[1]昆虫钟基因研究进展[J]. 任爽,魏慧敏,郝友进,陈斌. 昆虫学报. 2016(03)
[2]高通量测序技术及其应用[J]. 王兴春,杨致荣,王敏,李玮,李生才. 中国生物工程杂志. 2012(01)
[3]大猿叶虫夏滞育的诱导:基于定量的光周期反应[J]. 刘兴平,吴少会,何海敏,薛芳森. 昆虫学报. 2009(06)
[4]昆虫滞育研究进展[J]. 徐卫华. 昆虫知识. 2008(04)
[5]昆虫滞育的研究进展[J]. 王满囷,李周直. 南京林业大学学报(自然科学版). 2004(01)
[6]大猿叶虫生活史的研究[J]. 薛芳森,李爱青,朱杏芬,桂爱礼,蒋佩兰,刘晓芬. 昆虫学报. 2002(04)
[7]大猿叶虫生物学观察[J]. 薛芳森,章志英,沈荣武. 江西植保. 1991(02)
博士论文
[1]大猿叶虫滞育准备期滞育相关蛋白和基因的鉴定及功能分析[D]. 谈倩倩.华中农业大学 2016
[2]大猿叶虫滞育诱导及滞育后生物学特性的研究[D]. 王小平.湖南农业大学 2004
硕士论文
[1]保幼激素降解酶基因在大猿叶虫滞育准备中的功能研究[D]. 孙丹.华中农业大学 2018
[2]G蛋白偶联受体在飞蝗卵黄生成与卵母细胞成熟过程中的功能鉴定[D]. 陈晨.河南大学 2018
[3]保幼激素耐受蛋白在大猿叶虫生殖和滞育中的功能研究[D]. 李医.华中农业大学 2016
[4]基于转录组和共表达网络分析的玫瑰类黄酮和萜类生物合成相关基因研究[D]. 程旭.华中农业大学 2016
[5]大猿叶虫产卵前期和滞育准备期发育及营养储备差异研究[D]. 冯莲.华中农业大学 2014
本文编号：3311804
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
光周期诱导昆虫滞育发生模式图(Kostal2011)
华中农业大学2019届博士研究生学位（毕业）论文6图1.2昆虫生物钟反馈回路示意图参考Tomioka&Matsumoto(2010),Zhanetal(2011)和Asher&Sassone-Corsi(2015)绘制。Figure1.2Schematicoftheproposedclockworkmechanismofinsect.TheclockworkwasdrewreferredtoTomioka&Matsumoto(2010),Zhanetal(2011)andAsher&Sassone-Corsi(2015)4.3生物钟可能通过JH信号调控成虫生殖滞育昆虫在完成光周期测量后触发的下游事件是调控昆虫滞育发生的重要因子。神经内分泌系统可将昆虫在滞育诱导期积累的光周期信息转化成滞育指令来调控下游基因的表达、启动滞育准备期的代谢变化，并最终决定昆虫滞育(Denlingeretal2005)。在以成虫进入生殖滞育的昆虫中，注定滞育个体体内保幼激素(juvenilehormone,JH)的缺乏是导致其进入生殖滞育的关键(Kort1990;王满囷和李周直2004;Denlinger2002)。在点蜂缘蝽R.pedestris和始红蝽P.apterus中生物钟基因在完成光周期测量后，可能将上游的光周期信号转化为下游的JH信号，进而调控生殖滞育的发生(BradshawandHolzapfel2010a;Ikenoetal2010;Urbanovaetal2016)。在非滞育诱导条件下，干扰点蜂缘蝽R.pedestris和始红蝽P.apterus的cyc后产生的滞育表型可以被外源施加保幼激素类似物而拯救。生物钟基因可能通过胰岛素信号通路调控JH信号，进而调控昆虫生殖滞育的发生(SimandDenlinger2013)。在人类胰岛细胞(Sainietal2016)和长红猎蝽Rhodniusprolixus(VafopoulouandSteel2012)中均发现胰岛素可以呈现节律性释放。滞育诱导的光周期条件下，黑腹果蝇Drosophilamelanogaste可通过下调胰岛素样类肽ILP抑制JH的合成(Ojimaetal2018)。分别干扰尖音库蚊C.pipiens的胰岛素样类肽基因(insulin-likepeptides1,ILP-1)和胰岛素受体基因(insulin-li
量脂类并入土滞育；幼虫孵化后持续饲养在12L:12D条件下，成虫在羽化取食4天后卵巢中有大量卵黄原沉积并开始交配产卵（图1.3）(冯莲2014)。在滞育准备期，JH-Met信号的缺失导致发育受阻、脂类等营养物质积累和抗逆能力上升等(李医2016；谈倩倩2016；Liuetal2016;Liuetal2017)。并且JHEH和JHDK介导的JH降解途径可促进大猿叶虫滞育准备期的脂类积累(孙丹2018)。上述研究在完善大猿叶虫生物学特性的基础上，逐步明确了下游JH信号调控大猿叶虫滞育准备的分子机制，然而上游光周期信号是如何调控大猿叶虫滞育发生仍有待探索。图1.325℃条件下大猿叶虫生活史示意图(Tanetal2017)每一格为1天。在25℃条件下，大猿叶虫卵期为4天，幼虫孵化后可开始立即活动取食，在取食7-8天后高龄幼虫停止取食并入土化蛹。当化蛹4天后，成虫开始羽化并从土下爬出，然后开始继续活动危害。成虫在初羽化24h内基本不取食或取食量很少，在图中以0表示。1-4则代表成虫羽化后取食天数(Xueetal2002a;Xueetal2002b)。Figure1.3Thelife-cycleoftheC.bowrinigthatrearunder25℃(Tanetal2017).Eachsmallboxrepresentsforonedayofdevelopment.Whenthebeetlesarerearingunder25℃,ittakesfourdaysforlarvaetohatchoutfromtheeggs.Thelarvaebeginlocomoteandfeedingsincetheyhatchout.Andtheystopfeedingandpupatedinthesoilafterfeedingfor7-8days.Fourdaysafterpupation,adultsbegintoemergeandcrawloutofthesoil,andthencontinuetoseekforfood.Adultsdonotfeedorfeedverylittlewithin24hoursafternewlyemerged,whichisrepresentedby0inthefigure.1-4representsthenumberoffeedingdaysaftertheemergenceofadults(Xueetal2002a;Xueetal2002b).6论文设计6.1研究目的和意义在诱导滞育?
【参考文献】：
期刊论文
[1]昆虫钟基因研究进展[J]. 任爽,魏慧敏,郝友进,陈斌. 昆虫学报. 2016(03)
[2]高通量测序技术及其应用[J]. 王兴春,杨致荣,王敏,李玮,李生才. 中国生物工程杂志. 2012(01)
[3]大猿叶虫夏滞育的诱导:基于定量的光周期反应[J]. 刘兴平,吴少会,何海敏,薛芳森. 昆虫学报. 2009(06)
[4]昆虫滞育研究进展[J]. 徐卫华. 昆虫知识. 2008(04)
[5]昆虫滞育的研究进展[J]. 王满囷,李周直. 南京林业大学学报(自然科学版). 2004(01)
[6]大猿叶虫生活史的研究[J]. 薛芳森,李爱青,朱杏芬,桂爱礼,蒋佩兰,刘晓芬. 昆虫学报. 2002(04)
[7]大猿叶虫生物学观察[J]. 薛芳森,章志英,沈荣武. 江西植保. 1991(02)
博士论文
[1]大猿叶虫滞育准备期滞育相关蛋白和基因的鉴定及功能分析[D]. 谈倩倩.华中农业大学 2016
[2]大猿叶虫滞育诱导及滞育后生物学特性的研究[D]. 王小平.湖南农业大学 2004
硕士论文
[1]保幼激素降解酶基因在大猿叶虫滞育准备中的功能研究[D]. 孙丹.华中农业大学 2018
[2]G蛋白偶联受体在飞蝗卵黄生成与卵母细胞成熟过程中的功能鉴定[D]. 陈晨.河南大学 2018
[3]保幼激素耐受蛋白在大猿叶虫生殖和滞育中的功能研究[D]. 李医.华中农业大学 2016
[4]基于转录组和共表达网络分析的玫瑰类黄酮和萜类生物合成相关基因研究[D]. 程旭.华中农业大学 2016
[5]大猿叶虫产卵前期和滞育准备期发育及营养储备差异研究[D]. 冯莲.华中农业大学 2014
本文编号：3311804
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