共生菌Wolbachia和Cardinium對(duì)白背飛虱和灰飛虱卵子發(fā)生的影響.pdf

1、細(xì)菌性病原體具有為感染宿主提供生存優(yōu)勢獨(dú)特的特征。一些病原體操縱其宿主的免疫反應(yīng)，而另一些病原體在感染過程中可以抑制細(xì)胞凋亡。細(xì)菌病原體抑制細(xì)胞凋亡是一個(gè)正在興起的課題。Wolbachia同樣具有這種功能。Wolbachia是一種細(xì)胞內(nèi)共生菌，廣泛分布于節(jié)肢動(dòng)物生殖組織內(nèi)。這類細(xì)菌能引發(fā)宿主多種生殖異常行為，如雌性化(feminization)，孤雌生殖(parthenogenesis)，殺雄(male-killing)，而最常見的一種

2、是胞質(zhì)不親和(Cytoplasmic Incompatibility, CI)。
　　我們對(duì)灰飛虱與白背飛虱中Wolbachia的人工轉(zhuǎn)染進(jìn)行了研究。近些年來一些研究表明，一些Wolbachia除了具有調(diào)控節(jié)肢動(dòng)物宿主生殖的作用外，還不同程度的影響宿主種群適合度。已有研究發(fā)現(xiàn)，白背飛虱和灰飛虱感染的Wolbachia屬于同種株系。我們使用顯微注射的方法將灰飛虱中提取到的Wolbachia注射到抗生素處理的不感染的白背飛虱中。結(jié)果表

3、明，在實(shí)驗(yàn)室條件下，灰飛虱中提取的Wolbachia株系在白背飛虱定殖較難實(shí)現(xiàn)。Wolbachia株系很難在白背飛虱定植的主要原因可能與兩種飛虱的遺傳背景差異有關(guān)，也很可能是跟寄主的免疫有關(guān)。
　　我們研究了共生菌Wolbachia和Cardinium對(duì)白背飛虱和灰飛虱卵子發(fā)生的影響。在灰飛虱中，Wolbachia可以引起強(qiáng)烈的CI，并且CI的水平是相當(dāng)高的，甚至高齡雄蟲也能引起強(qiáng)烈的CI。此外，含有Wolbachia的灰飛虱具有

4、生殖優(yōu)勢，能夠產(chǎn)生更多的后代。已有研究發(fā)現(xiàn)，白背飛虱和灰飛虱感染的Wolbachia是同種株系。但在白背飛虱中，還有另一種細(xì)胞內(nèi)共生菌Cardinium，這也是誘導(dǎo)CI的一個(gè)主導(dǎo)因素。據(jù)報(bào)道，Longitudinals lacking（Lola）的作用是導(dǎo)致染色質(zhì)濃縮，調(diào)節(jié)在卵子發(fā)生過程的PCD的通路，以及WW domain containing oxidoreductase(WWOX)基因是一個(gè)促凋亡基因。為了揭示W(wǎng)olbachia是

5、否為其宿主提供生殖優(yōu)勢，我們通過抗生素處理去除Wolbachia，然后通過TUNEL檢測在灰飛虱和白背飛虱感染和不感染個(gè)體滋養(yǎng)細(xì)胞的凋亡情況。此外，我們還使用抗生素消除了白背飛虱中的Cardinium。最后，比較WWOX和Lola基因在感染的飛虱和不感染的飛虱個(gè)體卵巢的相對(duì)表達(dá)水平。
　　凋亡特異性TUNEL檢測不感染W(wǎng)olbachia的灰飛虱卵巢大量的滋養(yǎng)細(xì)胞發(fā)生凋亡。感染W(wǎng)olbachia的灰飛虱的滋養(yǎng)細(xì)胞在這個(gè)階段同樣發(fā)生了

6、細(xì)胞凋亡。但是與不感染的灰飛虱相比，感染W(wǎng)olbachia的滋養(yǎng)細(xì)胞的凋亡數(shù)目變少。對(duì)于白背飛虱，感染與不感染個(gè)體之間滋養(yǎng)細(xì)胞的凋亡無明顯差異。細(xì)胞凋亡發(fā)生在卵子發(fā)生過程中的幾個(gè)階段，這是昆蟲卵子發(fā)生針對(duì)發(fā)展和環(huán)境刺激的一個(gè)重要組成部分。我們的結(jié)果表明，在灰飛虱中，Wolbachia抑制滋養(yǎng)細(xì)胞的凋亡。此外，定量RT-PCR結(jié)果表明，在感染與不感染灰飛虱檢測到的WWOX和Lola基因的相對(duì)表達(dá)量具有顯著差異。與不感染的灰飛虱相比，在感染