黑胸散白蚁幼期不同品级的发育和分化

在黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis发育和分化过程中,发现有假工蚁、假若蚁两种虫态。假工蚁由6龄和7龄工蚁转化发育而来,假若蚁由4龄和5龄若蚁转化发育而来。显微测量结果表明,黑胸散白蚁的胚后发育主要包括2个龄期的幼蚁期、6个以上龄期的工蚁期、4个龄期的若蚁期和有翅成虫。在此基础上分析了其他虫态的分化来源,发现兵蚁由3～7龄工蚁分化发育而来,翅鳞型和长翅芽型补充生殖蚁由6龄若蚁转化发育而来,短翅芽型补充生殖蚁由4龄和5龄若蚁转化发育而来,微翅芽型补充生殖蚁既可由4～6龄工蚁转化发育而来,又可由假工蚁和假若蚁转化发育而来,无翅型补充生殖蚁由3～7龄工蚁转化发育而来。提出了黑胸散白蚁群体中不同品级个体的可能分化途径。     

黑胸散白蚁补充型生殖蚁的产生及发育的观察

根据翅和翅芽的有无、长短,把分离群体中培养出的黑胸敌散蚁Reticulitermes chinensis Suyder补充生殖蚁命名为翅鳞型、长翅年型、短翅芽型、微翅芽型和无翅型补充生殖蚁.在工蚁、兵蚁、若蚁组成的群体中,分化较复杂,能培养出多种类型的补充生殖蚁,而在工蚁和兵蚁组成的群体中多数只培养出无翅型补充生殖蚁,少数远能培养出微翅型补充生殖蚁.短翅型、微翅型、无翅型补充生殖蚁需要经历一个后熟期才能产卵.此外,还对分离群体产生补充生殖蚁的频率、数量及初期产卵能力进行了观察.     

黑胸散白蚁新群体的建立及发展规律

经十年的室内配对饲养观察,黑胸散白蚁 Reticulitermes chinensisSnyder初期群体配对后5—10天开始产卵,胚胎发育期36—46天,幼蚁经历两个龄期,各龄8—13天,工蚁是幼蚁经两次蜕皮后分化出来,具有上颚自如活动,头宽0.71mm以上;前兵蚁蜕一次皮发育为兵蚁需经历10—13天,触角14—15节,头宽0.81—0.82mm,大于2龄工蚁,初期巢群最早3个半月左右产生兵蚁.当年配对的产卵期3至4个半月,产卵量16—45粒.饲养7—8年后的群体开始出现若蚁(长翅成虫的幼期).9、10年群体发育成熟即产生长翅成虫.解剖三个成熟群体中一个巢原始蚁王、蚁后均存在,另两巢发现原始蚁王、蚁后均死亡,其中一巢由群体内自行补充上了翅鳞型母蚁1头,无翅补充型生殖蚁1头(较小,性别不清),翅芽型3头.另一巢补充上了无翅型大腹母蚁1头,翅芽型1头.通过室内长期连续饲养观察,对该种白蚁新建群体发育成熟年龄及其内在因素已有一定的了解.     

圆唇散白蚁工蚁生殖可塑性相关的性腺发育和基因表达

【目的】为了探讨圆唇散白蚁Reticulitermes labralis雌性工蚁向补充生殖蚁转化过程中的卵巢发育特征以及卵母细胞从滞育到恢复生长发育的起点。【方法】观察圆唇散白蚁雌性工蚁从3龄-6龄-转化成补充生殖蚁发育过程中的卵巢和卵母细胞动态变化;在若蚁向原始生殖蚁和补充生殖蚁转化的转录组中筛选出与卵母细胞生长期相关的基因表达,利用qRT-PCR方法检测这些基因在工蚁向生殖蚁转化发育过程中的表达水平。【结果】圆唇散白蚁工蚁从低龄向老龄发育过程中卵巢逐渐增大;前补充生殖蚁卵巢长度和宽度分别是工蚁的约2和3倍,而前补充生殖蚁转化为补充生殖蚁之后,卵巢没有显著增大。工蚁转化为前补充生殖蚁之后,卵母细胞大小（长径）和滤泡细胞层厚度仍然没有显著改变;前补充生殖蚁转化成补充生殖蚁之后,卵母细胞大小和滤泡细胞层厚度显著增加。调控卵母细胞生长期发育的6个基因cyclin-dependent kinase 1, cell division cycle protein 20, G2/mitotic-specific cyclin-B3, G2/mitotic-specific cyclin-A, aurora kinase A和serine/threonine-protein kinasepolo在补充生殖蚁中的表达水平极显著增加,分别是前补充生殖蚁的约34, 62, 91, 36, 57和106倍。工蚁转化为前补充生殖蚁之后,仅G2/mitotic-specific cyclin-B3, G2/mitotic-specific cyclin-A和aurora kinase A表达水平显著增高,分别是工蚁的约3, 3和2倍。【结论】圆唇散白蚁工蚁卵巢发育的停滞发生在老龄期,卵母细胞发育的恢复和减数分裂启动从工蚁转化为补充生殖蚁之后开始。     

黑胸散白蚁的分飞成熟年龄及生殖蚁对子代个体分化的抑制作用

实验室配对饲养黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis表明,黑胸散白蚁新群体在原始生殖蚁控制下,83.30%的群体在第9年分出了有翅成虫,16.70%的群体在第7年发生有翅成虫分飞,平均分飞成熟年龄为8.67年;由补充生殖蚁控制的群体在第6年即有53.85%的群体发生分飞,第7年有46.15%的群体分飞,平均分飞成熟年龄为6.38年,较原始生殖蚁控制的群体发生分飞平均提前2.29年。初次发生分飞时群体内个体数量前者明显多于后者。研究还发现,群体内补充生殖蚁的数量与分飞发生的早迟关系不大。作者认为在黑胸散白蚁中,原始生殖蚁对补充生殖蚁和若蚁的产生具有较强的抑制作用,而补充生殖蚁对上述品级的分化虽有一定抑制,但不如原始生殖蚁强。认为黑胸散白蚁群体发展速度在品级分化的调节上起到不可忽视的作用,但一定要在生殖蚁分泌外激素的能力开始减弱后才能发挥效应。     

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。     

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。     

黑胸散白蚁分离饲养补充型生殖蚁的产生及羽化分飞行为

对黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis Snyder成熟群体进行室内自然条件分离饲养观察,结果表明:单品级分离群体和多品级分离群体均能产生补充型生殖蚁,产生补充型生殖蚁的概率与分离群体内的个体数量呈正相关关系,分离时间和气温对产生补充型生殖蚁的历期影响较大,1、4、6、9月分离的群体产生补充型生殖蚁的历期分别为78.50、46.00、32.17、26.00d,经分析差异显著(P<0.05)。分离群体能迅速产出有翅成虫羽化分飞,在分离后2年就可发育进入羽化分飞的成熟年龄,分离时间对产生羽化分飞的历期有一定影响,6月分离的多品级分离群体产生羽化分飞的历期平均为659.3d。单品级翅芽若蚁分离群体可产生羽化分飞,且存在反季节羽化现象。     

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。     

黑胸散白蚁补充生殖蚁群体的发展与发育规律

从黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis幼年群体或成熟群体中,分离出部分工、兵蚁个体,待培养出补充生殖蚁并开始产卵繁殖后,转移到大容器内饲养,观察了由补充生殖蚁控制的群体的发展与发育。 结果表明：分离群体在产生补充生殖蚁的过程中,群内个体数量有较大变动,其变动保存串约为61.5%;补充生殖蚁群体的发展较快,其个体数是在变动保存下来的基础上,经过一个恢复期后的发展;补充生殖蚁群体的发育较早,是伴随着群体的发展而发育;在实验条件下,由100一300头个体组建的群体,在产生的补充生殖蚁开始产卵后2-3年就可发育,进入分化出长翅成虫的成熟年龄,野外的自然群体,因群内个体多,不会因生殖蚁的更替而扰乱群体的发展和发育进程,更不会中断一年一度的分飞活动;在补充生殖蚁群体中,能再次产生补充生殖蚁,再生补充生殖蚁的品级可出现翅芽型补充生殖蚁。     

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。     

A microsatellite-based test of the <Emphasis Type="Italic">Reticulitermes speratus</Emphasis> genetic caste determination model in <Emphasis Type="Italic">Coptotermes lacteus</Emphasis>

Coptotermes lacteus, a termite found in eastern Australia, is a central-site nester that constructs mounds up to 2 m in height. Mature colonies typically contain the primary king and queen, and up to a million or more worker and soldier offspring. Once a year, male and female nymphs are produced in approximately equal numbers and develop into new alates. Experimental removal of the queen in the field and subsequent mating of the king with a replacement queen, results in an unusual phenomenon whereby the production of female nymphs completely ceases, while the production of male nymphs, and workers of both sexes, continues. The proximate cause of this nymph male-bias is yet to be discovered. The production of male nymphs and workers of both sexes in de-queened C. lacteus colonies is equivalent to offspring production patterns in laboratory crosses of male nymphoid (nymph-derived) with female ergatoid (worker-derived) replacement reproductives in the related species Reticulitermes speratus. An X-linked genetically influenced caste determination (GCD) mechanism has been proposed to account for such offspring patterns in R. speratus. We examined microsatellite genotypes in C. lacteus to test a prediction arising from the R. speratus GCD model: that nymphs should result from reproduction by neotenics, rather than the primary pair. In five of six colonies examined, genotypes indicated that all workers and nymphs were derived from a single reproductive pair. In three of these cases, the primary queen was also located and examined; her genotype matched that inferred from worker and nymph genotypes. These results suggest that the GCD model proposed for R. speratus does not apply to C. lacteus, at least under field conditions. The male-nymph bias following queen removal therefore remains an unresolved issue in C. lacteus.     

Optimal Reproduction Strategies in Two Species of Mound-Building Termites

We formulate a mathematical model for food collection and production of workers and nymphs in 2 species of mound building termites. We maximise the number of nymphs (reproductives) produced by each colony over its lifetime with respect to the proportion of eggs that hatch as nymphs as opposed to workers. The results predict that food storage has a very important influence on the pattern of nymph and worker production. Food storage affects the part of the year that nymph production dominates, whether nymphs and workers are produced at the same time or not, and the existence of a final phase in the colony’s life when a very large number of nymphs but no workers are produced.     

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。     

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。     

角倍蚜越冬若蚜的生物学特性

【目的】角倍蚜Schlechtendalia chinensis是五倍子蚜的主要生产种,深入了解角倍蚜越冬若蚜的生物学习性,揭示田间无土植藓条件下越冬若蚜的种群动态,可以为进一步降低若蚜越冬的死亡率,提高五倍子产量提供依据。【方法】在田间以无纺布为基质种植侧枝匐灯藓Plagiomnium maximoviczii培育越冬若蚜,定期采集带不同龄期角倍蚜的藓块带回实验室,利用数码显微系统连续观测和记录越冬期间若蚜的行为习性、形态特征、种群动态和龄期分布等,并连续测量越冬期间侧枝匐灯藓的藓层厚度和覆盖率。【结果】角倍蚜秋迁蚜以卵胎生方式产生若蚜,若蚜在侧枝匐灯藓的拟叶基部分泌蜡丝包裹自身并形成蜡球,在蜡球内取食和越冬。每个蜡球内通常有1头若蚜。越冬若蚜从1-4龄,体色由淡黄色逐渐加深至深褐色,体长和体宽随龄期的增加而增加,分别从1龄若蚜552.92±16.95和94.70±11.52μm增加到4龄若蚜的1 205.25±10.75和593.15±7.66 μm。越冬期间若蚜的平均种群密度从10月中旬的13.10×10⁴头/m²降至翌年3月的1.05×10⁴头/m²,总死亡率高达91.98%。越冬若蚜个体间的发育进度很不整齐,并与当地的气温变化密切相关。若蚜越冬期间侧枝匐灯藓的厚度和覆盖率逐步增加。【结论】越冬若蚜体长和体宽可作为角倍蚜龄期鉴别的主要指标。田间越冬期间角倍蚜若蚜的总死亡率很高,其中越冬初期和中期若蚜转移寄生期的死亡率较其他阶段高。