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1昆蟲基因在不同組織的表達分析

運用熒光定量PCR方法對昆蟲基因在1日齡成蟲的頭、中腸、精巢、卵巢、脂肪體和體壁，以及早期胚胎、中期胚胎和晚期胚胎等組織部位的表達情況進行分析。結(jié)果表明昆蟲a，昆蟲b和昆蟲c在所檢測的組織中均有表達，但表達水平有較大的變異(圖2)。昆蟲a基因在精巢中表達水平最高(F=80．993，P=0．0001)，其次是頭部、卵巢和中腸，但三者之間的表達水平差異不明顯(F=4．0650，P=0．0766)。早期胚胎中的表達水平與體壁、脂肪體中的表達水平基本一樣，但隨著胚胎的發(fā)育，昆蟲a的表達水平逐漸降低，到晚期胚胎時表達量最低(圖2:A)。昆蟲b在精巢中的表達水平顯著高于其他組織，而在精巢外所有檢測的組織中表達水平均沒有明顯的差異(F=112．9470，P=0．0001)(圖2:B)。昆蟲c與昆蟲b一樣，在精巢中的表達水平最高，而其他檢測的組織中的表達水平也無明顯差異(F=48．6290，P=0．0001)(。昆蟲基因在精巢發(fā)育過程中的表達分析運用熒光定量PCR方法研究了昆蟲a，昆蟲b和昆蟲c基因在5齡若蟲(混合齡期)、羽化后3，6，12和24d雄成蟲精巢中的表達情況(圖3)。結(jié)果表明昆蟲a，昆蟲b和昆蟲c均隨著精巢的發(fā)育而表達水平不斷增強，但不同基因的表達變化情況不一樣。昆蟲a隨著精巢的發(fā)育緩慢增長，5齡若蟲與羽化后第3和6天的表達水平無明顯差異，直到第12天時表達水平才顯著增高，然后趨于穩(wěn)定的增長趨勢與昆蟲a一樣，雖然第24天的表達水平低于第12天，但差異不明顯(的表達增長較為迅速，羽化后第6天已顯著高于5齡若蟲(tN5-A6=4．8867，P=0．0081)，第6天后表達水平無明顯的差異。

2討論

性別決定是兩性生物發(fā)育過程中的重要事件，也是生物體最基本的生命特征(Sáchez，2008)。果蠅的性別決定是由sxl，tra，tra-2和dsx等基因形成的級聯(lián)調(diào)控通路決定的(Salz，2011)。X染色體與常染色體套數(shù)的比值(X∶A)是這一通路的初始遺傳信號，位于調(diào)控通路最頂端的sxl基因是X∶A信號的作用靶標(biāo)。盡管秀麗隱桿線蟲性別決定的初始遺傳信號也為X∶A的比值，但性別決定機制與果蠅相比具有較大的差異，其性別決定的調(diào)控通路由her-1，tra-2，tra-3，昆蟲，fem-2，fem-3和tra-1等基因組成，從her-1到tra-1經(jīng)過一系列的負(fù)調(diào)控，最終由tra-1基因引導(dǎo)其性別分化。迄今為止，性別決定的分子機制尚無研究報道。蝗蟲的性染色體為XO型，果蠅為XY型，而線蟲屬于XO型。一般認(rèn)為昆蟲的XO型是在進化過程中丟失Y染色體而形成的，比如XO型果蠅是雄蟲，XO型蝗蟲也是雄蟲，然而蝗蟲性別決定的分子機制是否與果蠅一樣還有待研究。作者從的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫中鑒定出了sxl，tra和tra-2等果蠅性別決定的同源基因，而僅鑒定出了線蟲昆蟲的3個同源基因，說明的性別決定機制可能更接近于果蠅。因而，深入研究這些基因的功能將有助于闡明的性別決定機制。序列長度分別為2233，2625和2142bp，分別編碼662，642和638個氨基酸相互之間的相似性很低，卻與其他物種昆蟲有較高的相似性。系統(tǒng)發(fā)育分析發(fā)現(xiàn)昆蟲家族的分別與其他物種的昆蟲a，昆蟲b和昆蟲c聚到一起，形成明顯的三支，說明昆蟲家族的可能具有不同細(xì)胞周期素依賴性蛋白激酶抑制劑p19，cdc10/SW16，lin12和glp-1等也有錨蛋白重復(fù)序列模體，這些蛋白都與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)或轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)。因此，昆蟲基因也可能與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)或轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)。在線蟲中，昆蟲基因在各個發(fā)育時期和不同組織中均有表達。在種系細(xì)胞的發(fā)育過程中，昆蟲與雄性和雌雄同體線蟲的精子發(fā)生和發(fā)育有關(guān)。人昆蟲a在心肌組織和腎臟中表達水平高，而昆蟲b和昆蟲c均在精巢中高表達，與精子的形成有關(guān)，基因在檢測的所有組織中都有表達，但在精巢中的表達水平最高，說明昆蟲基因可能參與的多種生理過程，并受到嚴(yán)格的表達調(diào)控。在精巢的發(fā)育過程中，昆蟲的表達逐漸增強，并能維持在較高水平持續(xù)表達較長的時間。在本實驗室的人工飼養(yǎng)條件下，羽化后6－7d開始交配，12d左右開始陸續(xù)產(chǎn)卵，而且蝗蟲一生要經(jīng)過多次交配。由此可見，伴隨著精子的發(fā)生和成熟，昆蟲的表達逐漸增強，可能在精子發(fā)生過程中具有重要的作用。昆蟲基因在人、蝗蟲和線蟲中都與精子的發(fā)生有關(guān)，說明昆蟲基因的這部分功能較為保守。但昆蟲基因在線蟲中又是性別決定的關(guān)鍵基因之一，與fem-2和fem-3一起負(fù)調(diào)控tra-1的表達。然而小鼠昆蟲c基因與性別決定無關(guān)，說明昆蟲基因的性別決定作用是不保守的。在中，昆蟲基因是否與性別決定有關(guān)還有待進一步研究。更有意思的是，昆蟲基因家族的3個基因均在精巢中高表達，而且表達水平的變化模式非常相似，因而這3個基因的功能是否相同以及相互之間的作用關(guān)系也還有待進一步研究。

作者：季拉課單位：內(nèi)蒙古大學(xué)