昆虫的变态与进化

昆虫的起源与进化问题,在昆虫学界讨论颇多,许多问题已基本取得了一致的意见,如昆虫纲起源于多足纲;昆虫的增节变态是最原始的变态类型;表变态是由增节变态演化而来;有翅亚纲中的无翅类是属于后生无翅等。但仍有许多问题处于争论之中,其中之一是有翅亚纲的几种变态类型：原变态（Ｐｒｏｍｅｔａｂｏｌａ）,不完全变态（Ｈｅｍｉｍｅｔａｂｏｌａ）,完全变态（Ｈｏｌｏｍｅｔａｂｏｌａ）的起源的问题。作者认为：有翅亚纲中的三种变态类型中,不完全变态是最原始的变态形式,原变态类和完全变态类昆虫是起源于祖先的不完全变态类。…     

猪笼草叶的形态解剖结构研究

对猪笼草 (N epenthes mirabilis)叶进行形态、解剖学的观察和研究 ,结果表明猪笼草的叶是一种变态的单身复叶。其基部的两个侧生小叶与总叶柄合生 ,总叶柄顶端扩大反卷为瓶状体 ,瓶状体一侧也有 2片附生小叶 ,顶生小叶与总叶柄连接处有关节 ,关节上还有 2～ 5片退化的小叶     

麦红吸浆虫3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因SmHMGR的克隆及在滞育与发育变态过程中的表达动态

【目的】3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)是保幼激素(JH)合成途径的限速酶。麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana是一种典型的专性幼虫滞育昆虫。本研究旨在探讨HMGR基因在麦红吸浆虫滞育和发育变态过程中的作用。【方法】通过RT-PCR和RACE技术克隆麦红吸浆虫滞育前幼虫HMGR基因全长cDNA序列;利用生物信息学软件分析HMGR基因核苷酸和其编码的蛋白氨基酸序列特性;采用qPCR技术测定其在麦红吸浆虫滞育不同时期3龄幼虫及不同发育阶段(1-2龄幼虫、预蛹、初蛹、中蛹和后蛹以及雌雄成虫)中的mRNA表达水平。【结果】克隆获得一条麦红吸浆虫HMGR基因全长cDNA序列,命名为SmHMGR(GenBank登录号: MG876766)。该基因全长2 548 bp,其中开放阅读框长2 328 bp,编码775个氨基酸,预测的蛋白分子量为84.16 kD,理论等电点为8.29。序列分析发现该基因编码的蛋白具有HMGR蛋白家族典型的HMG-CoA-reductase-classⅠ催化功能域及其他保守功能基序;序列比对和系统发育分析表明,SmHMGR与达氏按蚊Anopheles darling等长角亚目(Nematocera)昆虫HMGR的相似性最高、亲缘关系最近。SmHMGR在麦红吸浆虫滞育前的3龄早期幼虫中表达量显著升高,进入滞育后一直维持较高水平,并在滞育后静息阶段的当年12月至翌年1月达到最高。SmHMGR在蛹期表达量低于幼虫期,预蛹期表达量最低;在雌成虫中表达量显著高于在蛹和雄成虫中的表达量。【结论】SmHMGR的表达与麦红吸浆虫发育密切相关,可能在滞育诱导、维持及滞育后静息状态的维持及生殖中发挥作用,其表达量的降低可能参与了幼虫到蛹的变态。     

miR-252-5p通过靶向调控保幼激素酸甲基转移酶基因JHAMT的表达而影响果蝇变态发育

【目的】保幼激素酸甲基转移酶(juvenile hormone acid methyl transferase, JHAMT)是保幼激素(juvenile hormone, JH)合成通路中的关键限速酶。本研究旨在筛选并验证靶向调控黑腹果蝇Drosophila melanogaster JHAMT转录表达的miRNA,揭示miRNA在JH生物合成中的作用机理。【方法】首先通过miRanda, TargetScan和microT-CDS在线网站对靶向黑腹果蝇JHAMT的miRNA进行预测,取3个网站均能预测到的miRNA作为候选靶向JHAMT的miRNA;利用双荧光素酶系统对候选miRNA与JHAMT的靶向关系进行验证;qRT-PCR检测候选miRNA与JHAMT在黑腹果蝇生长发育中的表达模式;利用qRT-PCR和果蝇GAL4-UAS系统分别检测黑腹果蝇咽侧体中超表达miRNA对JHAMT的表达以及对黑腹果蝇变态发育的影响。【结果】 miRanda, TargetScan和microT-CDS分别预测到5, 18和16个靶向JHAMT的miRNA,共同预测到4个miRNA,分别是miR-252-5p, miR-277-3p, miR-1002-5p和miR-987-5p。双荧光素酶检测结果表明,miR-252-5p mimics可显著降低野生型JHAMT 3′UTR荧光素酶报告基因载体所表达的荧光素酶活性,而JHAMT 3′UTR区中miR-252-5p结合位点突变后,该抑制作用被解除。qRT-PCR检测结果表明,miR-252-5p与JHAMT在黑腹果蝇卵、幼虫及预蛹期的转录表达模式相反。咽侧体中超表达miR-252后,可显著降低JHAMT和JH初级反应基因Kr-h1的表达水平;且表现出类似JH缺失的表型,如化蛹时间推迟、体重变轻以及蛹期死亡增加。【结论】miR-252-5p可通过靶向作用于JHAMT参与JH生物合成调控,从而影响果蝇变态发育。     

海假交替单胞菌fliC-02330基因缺失影响生物被膜形成及厚壳贻贝幼虫附着变态

【背景】假交替单胞菌属是一种广泛分布于海洋环境的革兰氏阴性细菌,存在于海底沉积物中,能分泌大量的胞外产物形成海洋微生物被膜,从而诱导海洋无脊椎动物的附着。【目的】探究海假交替单胞菌鞭毛蛋白fliC基因对生物被膜形成及厚壳贻贝诱导活性的影响。【方法】通过基因敲除构建海假交替单胞菌fliC-02330基因缺失突变菌,研究突变菌和野生菌菌落形态、生物被膜形成能力、胞外物质以及对厚壳贻贝幼虫附着变态的诱导能力等的差异性。【结果】与野生菌相比,突变菌菌落表型出现褶皱,运动能力下降,形成被膜膜厚增加,以及对幼虫附着变态诱导活性下降。共聚焦扫描发现,fliC-02330基因缺失突变菌胞外多糖含量下降,而蛋白含量上升。【结论】海假交替单胞菌鞭毛蛋白fliC-02330基因缺失促进生物被膜形成,但抑制厚壳贻贝幼虫附着变态。本研究为探究细菌鞭毛蛋白基因与厚壳贻贝幼虫的作用机制,以及后续进一步探索微生物参与海洋无脊椎动物附着变态提供一定的理论依据。     

水位变化影响蝌蚪存活、形态表型和植物血凝素反应

为探究黑斑侧褶蛙蝌蚪形态和生理特征对水位变化的响应,对480只大小相似的蝌蚪进行快速、中速和慢速干涸处理,统计各发育时期时长和存活率,测定变态完成后幼蛙的身体和内脏器官大小,以及对植物血凝素(PHA-P)的反应。结果表明: 对照组蝌蚪的变态时长最长,显著长于快速、中速和慢速干涸组;不同处理变态存活率在72.5%～90.8%,其中对照组最高,快速干涸组最低。对照和慢速干涸组幼蛙的体重和体长均显著高于中速和快速干涸组,快速干涸组体宽、体重与体长的比值、胴体湿重以及肺和脂肪体的湿重系数均最低,但心、脾、肾和消化器官的湿重系数和消化道各段的长度系数均无明显的组间差异。不同处理幼蛙对PHA-P的最大反应值均出现于注射后3 h,且中速和慢速干涸组的最大反应值均显著高于对照组,而快速干涸组与各组均无显著差异。表明黑斑侧褶蛙蝌蚪可通过加速变态发育进程来应对干旱胁迫,但会出现个体变小、细胞介导的免疫能力下降,不利于其成功登陆。     

人工养殖条件下东方蝾螈的繁殖生物学

通过室内饲养观察,重点研究了东方蝾螈的产卵行为、受精卵孵化、仔螈的变态发育等繁殖生物学.东方蝾螈雌螈产卵前有明显的筑巢行为,分批产卵,产卵时间不集中,产卵期持续46～98 d,平均产卵期为78 d±14 d,产卵高峰期在5月上中旬,平均产卵量为101±56枚;温度对受精卵孵化影响十分显著,3月份产的卵平均54.1 d孵出仔螈,6月份产的卵平均11 d孵出仔螈,在15～26℃的自然水温条件下,受精卵一般需要11～30 d孵出仔螈;仔螈的变态发育与温度、饲料等因素密切相关,在24～25℃的控温养殖条件下,仔螈40 d后外鳃开始萎缩,68～79 d完成变态发育,但在自然水温下,只有78%的仔螈当年能完成变态发育.     

家蚕BmlncR2036调控P25基因启动子活性及参与中肠发育调控

【目的】长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)对家蚕Bombyx mori发育具有重要调控作用。我们在前期研究中发现一个位于家蚕丝素蛋白基因P25附近的lncRNA BmlncR2036。本研究旨在进一步探索BmlncR2036调控家蚕P25基因表达的分子机制。【方法】qPCR检测BmlncR2036在5龄第3天家蚕幼虫不同组织(体壁、脑、神经、精巢、卵巢、丝腺、马氏管、血淋巴、脂肪体和中肠)中和不同发育阶段前丝腺、中丝腺和后丝腺中的表达谱。预测能够同时靶向P25和BmlncR2036的miRNA,利用荧光素酶检测法验证miRNA与P25互作关系。荧光素酶检测法测定BmlncR2036对P25基因启动子转录活性的影响。在家蚕5龄第3天幼虫中注射dsRNA敲低BmlncR2036的表达,观察丝腺及中肠表型的变化。【结果】qPCR结果显示,BmlncR2036在家蚕5龄第3天幼虫和5龄熟蚕的后丝腺中高表达,与P25基因呈现一致的表达趋势;BmlncR2036在家蚕5龄第3天幼虫的精巢和中肠中高表达,在其他组织中表达量较低,暗示其功能的多样性。miR-2739和miR-279a既能够与BmlncR2036匹配,也可能靶向P25基因的3′UTR。但荧光素酶检测法结果显示P25不是miR-2739和miR-279a的真实靶标。BmlncR2036负调控P25启动子活性,共转染pcDNA3.1(+)［BmlncR2036］和pGL3-Enhancer［P25-promoter］载体后,细胞荧光素酶活性极显著下降了52%。在家蚕5龄第3天幼虫中敲低BmlncR2036表达后出现体色变暗,中肠残留大量内容物,直至死亡的现象,表明BmlncR2036可能参与家蚕中肠的发育调控。【结论】发现lncRNA BmlncR2036可调控P25基因启动子活性,还可能参与调控家蚕中肠的发育。本研究为进一步探索家蚕lncRNA的功能提供了实验依据。     

观察“心皮是变态叶”的好材料——日本晚樱

在讲授花的概念和结构时,我们说花是适应于生殖的变态短枝．花的各个组成部分是叶的变态。花萼、花冠是叶的变态,学生较易理解接受,而雄蕊和雌蕊是叶的变态,学生难以理解。而“心皮”是我们学习植物学必须掌握的一个名词。它是构成雌蕊的基本单位,是具有生殖作用的变态叶。究竟为什么说“心皮是变态叶”．很多学生更是无法理解。笔者通过认真地观察,发现了一种观察“心皮是变态叶”的好材料——日本晚樱。