c-fos-like蛋白在尖唇散白蚁繁殖蚁和工蚁性腺中的表达

为了探讨c-fos原癌基因在白蚁生殖品级和非生殖品级性腺发育中的作用,揭示白蚁不同品级性腺发育的调节机理,本研究运用免疫细胞化学定位方法对尖唇散白蚁Reticulitermes aculabialis繁殖蚁和工蚁精、卵发生过程中的c-fos蛋白表达进行了研究。结果显示：雌性繁殖蚁在末龄若虫期的卵子发生过程中有c-fos-like表达, c-fos-like免疫阳性物质定位于生长期的卵母细胞核和滤泡细胞核中;而繁殖蚁成虫的卵子发生过程中没有c-fos-like免疫阳性反应。雄性繁殖蚁在末龄若虫期时精子发生过程中没有c-fos-like表达, 而发育到成虫期有c-fos-like免疫阳性反应,阳性物质定位于精原细胞的细胞核中。工蚁精、 卵发生过程中均没有c-fos-like的表达。结果提示：c-fos在调节繁殖蚁精子和卵子发生方面有重要作用,c-fos可能通过调节精原细胞增殖参与精子的发生;在卵巢中可以直接作用于生长期的卵母细胞和滤泡细胞来调节卵子的发生。在工蚁性腺中c-fos表达缺失可能导致卵母细胞和滤泡细胞无法正常发育,精原细胞停止增殖而使精子发生处于相对抑制状态。工蚁性腺退化不育可能与c-fos没有正常表达有关。     

黑胸散白蚁工蚁与工蚁型补充生殖蚁体内抗氧化酶和解毒酶的活性及基因表达变化

【目的】社会性白蚁的工蚁可以转化成补充生殖蚁参与生殖,提高自身适合度。本研究旨在探究工蚁转变成补充生殖蚁后,与氧化应激抗衰老相关的抗氧化酶和解毒酶活性的变化,为揭示生殖蚁的繁殖和抗衰老机制提供参考。【方法】利用生化方法分别测定黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis工蚁、工蚁型补充生殖蚁和原始生殖蚁体内的2种抗氧化酶过氧化氢酶(catalase, CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)与4种解毒酶酸性磷酸酶(acid phosphatase, ACP)、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, AKP)、羧酸酯酶(carboxylesterase, CarE)和细胞色素P450(cytochrome P450, CYP450)的酶活性;同时利用qRT-PCR检测这些酶对应的基因RsCAT, RsSOD, RsACP, RsCYP450和RsCarE的表达量。【结果】与雌性工蚁相比,黑胸散白蚁工蚁型补充生殖蚁体内的CAT, SOD, ACP, AKP和CarE活性显著上升,分别达到雌性工蚁的5.82, 1.41, 1.39, 2.27和2.70倍,CYP450活性在两品级间没有显著差异;RsCAT, RsSOD, RsACP, RsCarE和RsCYP450的表达量也显著增加。补充生殖蚁体内CAT和ACP活性显著高于原始生殖蚁的,而SOD和AKP活性在两品级间没有显著差异;雌雄补充生殖蚁RsCAT的相对表达量分别是原始生殖蚁的5.68和3.60倍,RsACP的相对表达量分别是原始生殖蚁的81.12和46.72倍。【结论】黑胸散白蚁工蚁由非生殖品级转化为生殖品级以后,体内抗氧化酶和解毒酶的酶活力和基因表达水平显著升高,从一定程度上揭示了生殖品级的抗衰老机制。     

圆唇散白蚁补充生殖蚁的类型与建群能力

摘要: 【目的】为了探讨圆唇散白蚁Reticulitermes labralis补充生殖蚁对巢群稳定和发展的作用。【方法】对野外巢群进行调查研究, 及对婚飞成虫通过雌雄配对与补充生殖蚁隔离巢群进行人工饲养的对比研究。【结果】在野外巢群只发现1对原始蚁王蚁后, 而补充生殖蚁的数量最多可达到689头/巢。圆唇散白蚁有3种类型的补充生殖蚁, 即由工蚁转化来的无翅型补充生殖蚁、若蚁转化来的翅芽型补充生殖蚁和末龄若蚁羽化来的拟成虫型补充生殖蚁。实验室条件下婚飞配对群体和隔离群体建群1个月后的存活率分别为64%和96%。建巢初期婚飞配对群体的子代数目增长缓慢, 2个月时的群体数量为6.3±1.54, 10个月时的群体数量也仅为8.4±1.47; 而隔离建群补充生殖蚁2个月时的群体数量为52.4±6.44, 10个月时的群体数量为164.3±20.85, 都高于婚飞配对群体。 此外, 野外巢群的补充蚁后跟原始蚁后一样都具有发达的卵巢。【结论】在圆唇散白蚁中补充生殖蚁是白蚁巢群主要的繁殖力量, 也是建立新巢群的重要繁殖品级。     

类雄激素受体在尖唇散白蚁繁殖蚁和工蚁精子发生中的免疫细胞化学定位

为了比较和探讨类雄激素受体 (androgen receptor-like,AR-like)在白蚁生殖品级和非生殖品级精子发生过程中的作用,运用免疫细胞化学方法对尖唇散白蚁Reticulitermes aculabialis繁殖蚁和工蚁精子发生中的AR-like的定位进行了研究。结果显示：在繁殖蚁和工蚁精子发生过程中都有AR-like免疫阳性细胞的分布,均分布于初级精母细胞的细胞质和细胞核中;与繁殖蚁相比,AR-like在工蚁中的表达较弱。结果提示,AR-like的表达与精子发生过程中初级精母细胞的减数分裂有关,雄激素及其受体通过调控精母细胞的第一次减数分裂来影响白蚁精子的发生。虽然工蚁的精巢发育受抑制,但其精子发生和维持具有与繁殖蚁相同的激素调节机制,能形成精子。本研究为工蚁性腺退化不育而根据群体的变化又可以发育为补充繁殖蚁这一特殊的生理功能提供了组织学依据。     

尖唇散白蚁工蚁和繁殖蚁卵子发生比较

为探讨白蚁工蚁品级性腺不育的原因,采用组织学观察与测量对尖唇散白蚁Reticulitermes aculabialis Tsai et Hwang的工蚁和繁殖蚁的卵子发生各阶段进行比较和分析。结果表明,成熟工蚁的卵子发生与繁殖蚁相比,仅有卵母细胞的分化期和生长期,没有卵黄形成期,其分化期和生长期的卵母细胞大小与繁殖蚁这2个时期的卵母细胞大小呈显著性差异;生长期时,工蚁的卵母细胞和滤泡细胞之间出现较大间隙并且呈现萎缩退化状态;工蚁卵子发生相当于雌性繁殖蚁末龄若虫水平。该结果将为工蚁不能生殖提供组织学上的证据,同时又表明了工蚁具有潜在生殖能力的结构基础。     

圆唇散白蚁雌性补充生殖蚁不同发育阶段表皮长链碳氢化合物的变化

【目的】确定圆唇散白蚁 Reticulitermes labralis 补充生殖蚁不同发育阶段表皮长链碳氢化合物(cuticular long-chained hydrocarbons, CHCs) 的变化。【方法】人工隔离巢群饲养圆唇散白蚁 R. labralis,观测其翅芽型补充生殖蚁的分化时间和补充生殖蚁数量趋于稳定的时间,并采用气质联用仪(GC-MS)对补充生殖蚁不同发育阶段的表皮长链碳氢化合物变化趋势进行分析。【结果】随着补充生殖蚁的出现,每一巢群会逐渐形成稳定数量的具有生殖能力的生殖蚁。若蚁在分化为补充生殖蚁的第8天时,43.3%的组补充生殖蚁数量趋于稳定,第16天时83.3%的组趋于稳定,第25天时93.3%的组趋于稳定,36 d后100%的组趋于稳定。通过补充生殖蚁不同发育阶段中CHCs各峰面积与若蚁阶段相应峰峰面积的比值随发育阶段的变化趋势分析发现,在卵中没有检测到的保留时间为38.52 min的化合物在补充生殖蚁产7~8粒卵时峰面积比值是若蚁阶段的14.14倍;在卵中检测到的保留时间为35.50和39.21 min的峰面积比值在补充生殖蚁开始产卵后显著升高。【结论】CHCs不能用来区分有无生殖能力的补充生殖蚁个体,但可以很好地用来区分补充生殖蚁个体与尚未转化为生殖蚁的若蚁个体;保留时间为38.52 min的化合物是补充生殖蚁的特有物质;保留时间为35.50和39.21 min的化合物可作为补充生殖蚁已经产卵的标志。     

尖唇散白蚁工蚁、兵蚁和繁殖蚁精子发生的比较研究

为探讨白蚁非生殖品级和生殖品级生殖细胞发育差异,采用组织学染色技术对尖唇散白蚁Reticulitermes aculabialis Tsaiet Hwang繁殖蚁、工蚁和兵蚁的精巢发育以及精子发生进行了显微观察和比较研究。结果发现3个品级间精巢发育的程度差异很大,三者精巢切面面积相对大小之比为:繁殖蚁∶工蚁=1.7∶1;繁殖蚁∶兵蚁=29.3∶1;工蚁∶兵蚁=17.1∶1。繁殖蚁和工蚁精巢管内有精子的形成,工蚁和繁殖蚁精子的发生都经历了精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞和精子时期,但工蚁有大量次级精母细胞呈细胞凋亡状态。兵蚁生殖细胞发育仅有精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞,没有精细胞和精子产生。工蚁的生殖细胞显著小于同一时期繁殖蚁的生殖细胞,兵蚁的各时期生殖细胞均极显著小于繁殖蚁同一时期的生殖细胞。研究表明各品级之间生殖功能分化与生殖细胞发育有直接关系,工蚁有转化为补充繁殖蚁和兵蚁的能力;而兵蚁由于精巢极度退化不能产生精细胞和精子,因此是非生殖品级分化的终极形式,不具有转化成补充繁殖蚁或其它品级的能力。     

圆唇散白蚁补充生殖蚁发育过程中的卵黄蛋白原基因的表达及卵子发生

【目的】研究圆唇散白蚁Reticulitermes labralis(Hsia)补充生殖蚁分化及发育过程中卵黄蛋白原(Vitellogenin,Vg)基因的表达、卵母细胞的发育以及子代品级分化。【方法】通过使用实时定量PCR(Real-time quantitative polymerase chain reaction)技术测定补充生殖蚁从分化到产卵的过程中Vg基因相对表达量的动态变化;采用组织染色的方法进行卵母细胞发育阶段的观察;对子代的数量及分化进行统计分析。【结果】补充生殖蚁发育过程中,Vg基因表达呈现先升高后降低的动态变化模式。在补充生殖蚁分化后的第10天开始形成具卵黄的卵母细胞,在20 d时具卵黄卵母细胞的数量达到最高值。第1个月至第3个月,补充生殖蚁的产卵数逐渐增加,分别为(2.45±1.43)、(7.68±2.53)和(12.10±7.09)粒。第3个月,巢内开始出现幼蚁,数量为(5.15±2.41)头;第10个月,巢群内有工蚁、前兵蚁和兵蚁的分化,分别为(17.03±2.28)、(1.45±0.31)和(0.79±0.18)头。【结论】在新建巢群中,若蚁的分化在工蚁和兵蚁分化之后。圆唇散白蚁若蚁在巢群需要的时候,可以在很短时间内转化为补充生殖蚁;Vg基因的表达水平与卵母细胞的卵黄形成相关,Vg基因表达量的增加启动了卵母细胞的卵黄摄取过程。虽然单个补充生殖蚁产卵量不如单个原始生殖蚁的多,但是在一个巢内补充生殖蚁总的产卵数目要远远超过原始生殖蚁,因为补充生殖蚁的数量比原始生殖蚁的数量多。因此补充生殖蚁对巢群稳定和发展具有重要作用。     

尖唇散白蚁兵蚁和工蚁卵巢和卵子形态特征的比较

兵蚁和工蚁是白蚁中的非生殖品级,兵蚁是由工蚁分化产生。为了探讨兵蚁品级性腺不育的原因以及兵蚁和工蚁性腺发育的差异,采用组织学染色观察与测量方法对尖唇散白蚁Reticulitermes aculabialis Tsai et Hwang的兵蚁和工蚁的卵子发生各阶段进行比较和分析。结果显示:两者性腺发育大小呈极显著性差异(P<0.01),兵蚁与工蚁卵巢横切面面积之比约为1∶7;兵蚁的卵子发生与工蚁相比,仅有卵母细胞的分化期,没有生长期;兵蚁的卵母细胞比工蚁的小,两者的分化期卵母细胞体积之比约为1∶16。该结果表明工蚁向兵蚁转化过程中性腺进一步退化,兵蚁性腺极度退化使其丧失了成为补充繁殖蚁的可能性。该研究结果为兵蚁不能生殖提供组织学上的证据,同时又揭示了兵蚁和工蚁在潜在生殖能力差异方面的组织学基础。     

类雄激素受体在尖唇散白蚁繁殖蚁和工蚁卵子发生中的免疫细胞化学表达

为探讨类雄激素受体 (androgen receptor-like,AR-like)在白蚁卵子发生过程中的作用,采用免疫细胞化学方法对尖唇散白蚁Reticulitermes aculabialis雌性繁殖蚁和工蚁卵子发生中的类雄激素受体进行了定位检测。结果发现：繁殖蚁和工蚁卵巢中均有类雄激素受体免疫阳性反应。类雄激素受体在末龄若虫和成虫卵母细胞的分化期和生长期定位于卵母细胞质,而在成虫的卵黄形成期定位于滤泡细胞;在工蚁卵巢中,类雄激素受体定位于分化期和生长期的卵母细胞质,无卵黄形成期。结果提示类雄激素受体在白蚁的卵子发生过程中有重要作用： 工蚁的卵巢发育受抑制,其卵子发生相当于末龄若虫水平,但根据群体的变化又可以发育为补充繁殖蚁,有发育的潜能。     

两种散白蚁两性生殖与孤雌生殖胚胎发育比较研究

【目的】探究散白蚁两性生殖胚胎和兼性孤雌生殖胚胎各自的发育特点。【方法】以黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis和尖唇散白蚁R.aculabialis各自的受精卵(雌雄配对所产的卵)和未受精卵(雌雌配对所产的卵)为研究对象,采用激光共聚焦显微镜观测两种散白蚁的受精卵和未受精卵的卵裂状态,数码显微系统拍照观察卵的外部形态变化。【结果】黑胸散白蚁蚁后所产的受精卵和未受精卵在巢中均能进行卵裂,但是未受精卵在24和48 h时的卵核数无显著性差异,而受精卵卵核数在24和48 h时有显著性差异;15 d时未受精卵的体积没有发生显著变化,而受精卵的体积显著性增大;15-20 d时未受精的蚁卵死亡,而受精卵正常发育。尖唇散白蚁受精卵和未受精卵在相同的时间段内卵核数没有显著性差异,48 h时的卵核数明显比24 h时多;第10天时受精卵长度和宽度发生显著性变化,同时体积也明显增大,而未受精卵在第15天时长度和宽度才开始发生显著性变化,同时体积也开始显著增大。【结论】具有兼性孤雌生殖能力的尖唇散白蚁,受精卵和未受精卵卵裂速度相同,但受精卵外形体积变化比未受精卵早。黑胸散白蚁未受精卵能继续进行卵裂,但发育异常,不能孵化;两种白蚁卵发育过程中卵的长度和宽度同时发生变化。黑胸散白蚁孤雌卵的卵裂特性可能是白蚁两性生殖向兼性孤雌生殖进化的过渡适应阶段。     

黑胸散白蚁下唇腺的解剖和扫描电镜观察

【目的】通过研究黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis下唇腺解剖构造及其在不同品级个体间的分化,为进一步探索口交哺和品级分化机制提供参考。【方法】通过显微解剖观察,了解黑胸散白蚁下唇腺的形态构造及其在不同品级个体间的分化;通过扫描电镜观察,了解下唇腺的结构及神经支配;通过饮水实验,研究工蚁饮水及下唇腺囊的贮水功能。【结果】黑胸散白蚁下唇腺是左右对称结构,每侧构造由一个下唇腺腺泡群、一个下唇腺囊及相关的导管组成。每侧导管分别开口于舌基部下方。蚁后的下唇腺最发达,在下唇腺大小、下唇腺囊大小、腺泡大小及腺泡数量4方面均显著高于其他品级个体;兵蚁、工蚁、有翅成虫的下唇腺也较为发达,相互之间这4个参数的差异性不显著。扫描电镜观察发现,工蚁下唇腺腺泡由主导管和分支导管相连,腺泡外侧有神经分布。黑胸散白蚁工蚁有饮水习性,获得的水贮存在下唇腺囊内。【结论】黑胸散白蚁不同品级个体间,蚁后的下唇腺最发达,有翅成虫的下唇腺也比较发达,说明蚁后除行使生殖职能外,还承担交哺育幼等职能。黑胸散白蚁工蚁有饮水习性,下唇腺囊有贮水功能。     

Endogenous synchronization of the chemical signature of Reticulitermes (Isoptera: Rhinotermitidae) worker termites

Termites of the genus Reticulitermes are characteristic of temperate regions. Their colonies comprise various castes, the most numerous being that of workers which can develop into soldiers or secondary reproductives (neotenics). Each caste has a mixture of hydrocarbons (HCs) on the cuticle forming a chemical signature. The primary aim of this study was to compare the changes in the chemical signature of a population of worker termites fed on paper with juvenile hormone to differentiate them into soldiers with a control population of termites fed only on paper or wood for one month. Gas chromatography was used to analyze the cuticular profiles of Reticulitermes flavipes termites to determine whether they changed, and, if so, when and how. The data collected over one month showed that the workers fed with JH did not differentiate into soldiers but that there were progressive changes in the hydrocarbon profile independent of the treatment. These results indicate that the differentiation of the chemical signature of the worker caste is a dynamic process, depending only on time and not on colony membership, confirming that, for these termites, this signature has a lesser role in colony membership than caste membership, unlike the chemical signatures of other social insects. The temporal process of this cuticular change is also associated with a change in the alkene/methyl-branched alkane ratio.     

Behavioral Response of Two Subterranean Termites (Isoptera: Rhinotermitidae) to Vibrational Stimuli

Behavioral responses to vibrational stimuli were examined in two subterranean termite species, Coptotermes formosanus Shiraki and Reticulitermes flavipes (Kollar). Termites habituated to vibrational stimulation when in social groups, but failed to do so individually, indicating that habituation is a collective action. In assays on termite groups, both species demonstrated a similar pattern of behavioral responses to vibrational stimuli: evanescent cessation of activity and movement, followed by withdrawal from the vibration source. Groups of both species then gradually moved back toward the vibration source as a consequence of continuous exposure. However, it took a significantly shorter period for C. formosanus to return (57 s) to the test arena and to resume (80 s) normal foraging activities in the test arena compared with R. flavipes, which took 97 and 227 s, respectively, when exposed to the vibration frequency of 120 bmpm. High vibration frequency (240 bmpm) increased the time required to return (C. formosanus, 80 s; R. flavipes, 153 s) and to resume regular locomotion (C. formosanus, 186 s; R. flavipes, 263 s). Our experiments demonstrate that workers play a crucial part in adjusting groups of termites to distressful vibrations. Soldiers of R. flavipes demonstrated similar behavioral responses as workers, however, C. formosanus soldiers exhibited a transient positive response before withdrawal. An erratum to this article is available at .     

Flight Speed of Tethered Reticulitermes flavipes (Kollar) (Isoptera: Rhinotermitidae) Alates

Alates of the Eastern subterranean termite, Reticulitermes flavipes (Kollar) were collected over two flight seasons (2002 and 2004) and flown on flight mills. Data were collected to test if alate mass, colony origin, or gender influenced flight speed. Flight speed ranged from 3.14 to 69.12 cm s⁻¹ and the maximum distance flown by an alate was 458.3 m. Alate mass (P = 0.9406), gender (P = 0.3976), colony origin (P = 0.1244), and the interaction of gender and colony (P = 0.7093) did not significantly influence flight speed. Additionally, an electronic counting device was used to provide instantaneous flight speeds and allowed flight speed to be modeled during acceleration, cruising, and deceleration periods of flight. Mean (±SEM) flight speeds in 2004 were 20.64 (±2.21) cm s⁻¹ (n = 13) for males and 17.76 cm s⁻¹ (n = 1) for the single female flown, falling within the range of the 2002 values.     

Antitermitic effect of the Lantana camara plant on subterranean termites (Isoptera: Rhinotermitidae)

Abstract The insecticidal effects of Lantana camara L. (flowers, leaves, stems and roots) and the soil where lantana had been growing, on foraging activity and survival of the subterranean termites Coptotermes formosanus and Reticulitermes flavipes were examined in a 3-week experiment. The soil in which lantana had been growing had no effect on termite tunneling and survival. Incorporation of chipped fresh lantana leaves and stems into soil had no effect on mortality but caused significant reduction in tunneling. The 5-cm wide barrier of soil with lantana tissue incorporated effectively repelled groups of both species from penetrating the barrier and thus prevented infestation of a piece of wood on the other side of the barrier. C. formosanus was more sensitive in avoiding the barrier than R. flavipes. Leaves, stems and flowers were more repellent than roots. These results provide preliminary evidence that fresh-cut lantana leaves, stems and flowers may have use as additives to garden mulches against termites.