尖唇散白蟻精子發(fā)生的調(diào)節(jié)研究.pdf

1、白蟻是社會(huì)性昆蟲，隸屬等翅目，其群體中存在若干不同形態(tài)的個(gè)體類型，每個(gè)形態(tài)都有其不同的職能、嚴(yán)密的分工、協(xié)調(diào)的生活，稱為品級(jí)分化。白蟻品級(jí)分為生殖蟻和非生殖蟻，生殖蟻包括原始蟻王蟻后、短翅補(bǔ)充繁殖蟻和無(wú)翅型補(bǔ)充繁殖蟻；非生殖型包括工蟻和兵蟻。非生殖型-生殖型兩個(gè)對(duì)立品級(jí)可以相互轉(zhuǎn)化，巢群中失去原始生殖蟻后，群體中工蟻就會(huì)分化為補(bǔ)充繁殖蟻，補(bǔ)充巢群的需要，從而有效地促進(jìn)白蟻的社會(huì)群體發(fā)展和延續(xù)。白蟻是地球生物圈中的一員，是動(dòng)物食物鏈重要的

2、一環(huán)，并與其它動(dòng)植物構(gòu)成錯(cuò)綜復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中它發(fā)揮著極其重要的功能和作用。由于它以各種纖維為食，每年消耗地球上近1/3的有機(jī)物，并通過(guò)代謝排出大量的CO2和甲烷氣體，直接影響大氣的成分。同時(shí)白蟻的取食行為危害農(nóng)、林、水利交通、金融、化工和房屋建筑等多個(gè)領(lǐng)域。
　　 隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)白蟻品級(jí)分化、生殖發(fā)育的研究已經(jīng)從簡(jiǎn)單的描述發(fā)展到對(duì)其調(diào)節(jié)機(jī)制的深入研究。本文以尖唇散白蟻(Reticulitermes

3、 aculabialis)為研究對(duì)象，應(yīng)用顯微組織學(xué)、免疫組織化學(xué)方法，對(duì)其各個(gè)品級(jí)精子發(fā)生和顯微結(jié)構(gòu)以及類雄激素受體在精子發(fā)生中的免疫細(xì)胞化學(xué)表達(dá)和原癌基因c-fos對(duì)精子發(fā)生的調(diào)節(jié)進(jìn)行了研究，探討白蟻不同品級(jí)的生殖生理及其品級(jí)分化的分子調(diào)節(jié)機(jī)制。研究結(jié)果如下：
　　 ⑴繁殖蟻、工蟻和兵蟻三個(gè)品級(jí)間精巢發(fā)育的程度有顯著差異。三者精巢最大橫切面積相對(duì)大小之比為：繁殖蟻∶工蟻=1.7；繁殖蟻∶兵蟻=29.3；工蟻∶兵蟻=17.1。

4、繁殖蟻和工蟻精巢管內(nèi)有精子的形成，工蟻和繁殖蟻精子的發(fā)生都經(jīng)歷了：精原細(xì)胞、初級(jí)精母細(xì)胞、次級(jí)精母細(xì)胞、精細(xì)胞和精子形成時(shí)期；工蟻精巢中有大量次級(jí)精母細(xì)胞呈細(xì)胞凋亡狀態(tài)。兵蟻生殖細(xì)胞發(fā)育僅有精原細(xì)胞、初級(jí)精母細(xì)胞和次級(jí)精母細(xì)胞時(shí)期，沒(méi)有精細(xì)胞和精子產(chǎn)生。工蟻和兵蟻生殖細(xì)胞的切面面積顯著小于同一時(shí)期繁殖蟻的生殖細(xì)胞。各品級(jí)之間生殖功能分化與生殖細(xì)胞發(fā)育有直接關(guān)系，工蟻有轉(zhuǎn)化為補(bǔ)充繁殖蟻和兵蟻的能力；而兵蟻由于精巢極度退化不能產(chǎn)生精細(xì)胞和精

5、子，因此是非生殖品級(jí)分化的終極形式，不具有轉(zhuǎn)化成補(bǔ)充繁殖蟻或其它品級(jí)的能力。
　　 ⑵在繁殖蟻和工蟻精子發(fā)生過(guò)程中都有類雄激素受體(androgen receptor，AR)免疫陽(yáng)性細(xì)胞的分布，均分布于初級(jí)精母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中；與繁殖蟻相比，AR在工蟻中的表達(dá)較弱。研究結(jié)果表明AR的表達(dá)與精子發(fā)生過(guò)程中初級(jí)精母細(xì)胞的減數(shù)分裂有關(guān)，雄激素及其受體通過(guò)調(diào)控精母細(xì)胞的第一次減數(shù)分裂來(lái)影響白蟻精子的發(fā)生。雖然工蟻的精巢發(fā)育受抑制，

6、但其精子發(fā)生和維持具有與繁殖蟻相同的激素調(diào)節(jié)機(jī)制，能形成精子。本研究為工蟻性腺退化不育，但根據(jù)群體的變化又可以發(fā)育為補(bǔ)充繁殖蟻的特殊的生理功能提供了組織學(xué)依據(jù)。
　　 ⑶原癌基因c-fos表達(dá)產(chǎn)物Fos蛋白參與了白蟻的精子發(fā)生。研究已證明Fos蛋白參與哺乳動(dòng)物中精子發(fā)生過(guò)程中的調(diào)控，但在昆蟲精子發(fā)生中有關(guān)Fos的表達(dá)和調(diào)控尚未見(jiàn)報(bào)道。為了探討c-fos在白蟻精子發(fā)生過(guò)程中的作用和比較繁殖蟻與工蟻Fos表達(dá)的差異，我們應(yīng)用免疫細(xì)胞

7、化學(xué)方法，檢測(cè)了尖唇散白蟻的精巢中是否存在Fos。結(jié)果顯示，繁殖蟻發(fā)育到成蟲期有c-fos免疫陽(yáng)性反應(yīng)，c-fos陽(yáng)性物質(zhì)定位于精原細(xì)胞的細(xì)胞核中；工蟻和末齡若蟲精子發(fā)生過(guò)程中沒(méi)有c-fos免疫陽(yáng)性物質(zhì)的出現(xiàn)。研究結(jié)果表明Fos通過(guò)調(diào)控精原細(xì)胞增殖參與精子發(fā)生，使繁殖蟻精巢中能夠形成足夠的精子，以便受精。另一方面，工蟻和末齡若蟲均未見(jiàn)c-fos免疫陽(yáng)性物質(zhì)，表明工蟻和末齡若蟲性腺均發(fā)育不完全或發(fā)育受抑制。Fos在分飛成蟲的精原細(xì)胞中表達(dá)