Drosophila serrata求偶中振翅行為的研究.pdf

1、果蠅（Drosophila）雄蠅的求偶在成功交配中起著重要作用，求偶可以使雌蠅安靜下來易于交配。求偶時，攀爬前（before mounting）振翅（wing vibration）產(chǎn)生具有物種特異性求偶歌（courtship song）是大多數(shù)果蠅主要的求偶特征，在配偶選擇、物種形成及進化中起著重要作用。在山果蠅物種亞群（Drosophila montium species-subgroup）的物種中，攀爬后（after mountin

2、g）振翅的交配求偶行為（copulatory courtship）在該物種亞群中普遍存在，而攀爬前振翅的預交配求偶（precopulatory courtship）行為卻出現(xiàn)了不同程度的丟失。是什么原因?qū)е骂A交配求偶行為在山果蠅物種亞群中消失？同一物種中振翅個體和不振翅個體之間是否存在遺傳背景的差異？這些問題至今均尚未有研究涉及。本論文以預交配求偶行為正在丟失的物種Drosophila serrata為研究對象，基于詳盡的求偶行為數(shù)據(jù)，

3、對第一次求偶攀爬前振翅和不振翅的求偶果蠅對（courting pair）進行續(xù)代品系篩選，以了解振翅行為的遺傳背景；對第一次成功交配的果蠅對進行分離24小時后再相遇的5天實驗，以了解振翅行為的學習記憶背景；比較第一次求偶振翅和不振翅果蠅對的交配時長和后代數(shù)量，了解振翅的生物學意義；構(gòu)建第一次求偶攀爬前振翅和不振翅雄蠅的抑制性消減雜交（SSH）cDNA文庫，從文庫選出與氣味識別及學習記憶相關(guān)基因進行實時熒光定量PCR（qRT-PCR）。通

4、過這些實驗，以期初步了解D. serrata求偶中雄蠅振翅的行為學和遺傳學背景。本論文獲得如下主要研究結(jié)果：
　　1）D. serrata求偶行為：從所錄制的視頻，觀察到不同方式的振翅發(fā)生在三個階段：a）對第一次求偶攀爬前約27％果蠅以小于45?的小角度振翅；b）第一次求偶攀爬后所有果蠅對以大于45?的大角度振翅；c）第二次及多次求偶攀爬前和攀爬后所有果蠅對以大于45?的大角度振翅?；谝陨辖Y(jié)果提出如下問題：為什么雄蠅在不同的求偶

5、階段選擇不同的求偶策略？為什么第一次求偶攀爬前振翅與不振翅個體保持在1:4的相對穩(wěn)定的比例？兩種個體是否存在著遺傳背景的差異？多次求偶攀爬前振翅的激發(fā)因子是什么？
　　2）第一次求偶攀爬前振翅/不振翅品系篩選及其遺傳背景：品系篩選結(jié)果顯示，篩選后Y品系振翅比率呈現(xiàn)波浪式上升趨勢，顯示第一次求偶攀爬前振翅行為具有遺傳學基礎(chǔ)，且參與該行為調(diào)控的基因有多個，同時，該行為也受外界環(huán)境其他因素的影響。而N品系不振翅比率僅略高于親本，說明振翅

6、相對于不振翅為顯性性狀更容易被篩選，而不振翅的性狀不容易被篩選。
　　3）第一次求偶攀爬前振翅的生物學意義：第一次求偶攀爬前振翅和不振翅求偶對的交配時長（copulatory duration）分別為245.63±9.93（sec）和232.17±11.45（sec），沒有顯著差異，表明第一次求偶攀爬前振翅不影響交配時長。第一次求偶攀爬前振翅果蠅對的后代數(shù)量高于不振翅的后代數(shù)量，第一次求偶攀爬前振翅是否有利于雌蠅接受他的精子從而提

7、高授精和受精效率？有待進一步研究。
　　4）第一次交配后分離24小時再相遇實驗及振翅學習記憶背景：第一次求偶攀爬前振翅（Y）和不振翅（N）的果蠅對再相遇后攀爬前平均振翅比率呈現(xiàn)顯著性差性。再相遇后攀爬前的振翅方式與第一次攀爬前小角度振翅的方式相同，而不同于多次求偶攀爬前的大角度振翅。第一次交配后緊接的多次求偶攀爬前的大角度振翅，可能是在第一次交配振翅中學習而得，且這種學習而來的行為為短暫記憶，這種記憶在24小時后完全消失。

8、　　5）振翅與不振翅雄蠅抑制消減雜交文庫及相關(guān)基因表達：兩個抑制消減雜交cDNA文庫（SSH cDNA library）PY和PN的測序結(jié)果顯示，以不振翅雄蠅為Tester的PN文庫序列比較單一；而以振翅雄蠅為Tester的PY文庫序列多樣性豐富，從氣味／嗅覺、信息素合成、氣味學習和記憶相關(guān)基因序列中選擇 obp56g，14-3-3zeta，Desat1，Argk，Cyp9b2通過熒光定量PCR（qRT-PCR）進行表達量測定。結(jié)果顯示

9、，這些基因在不振翅樣品的表達量均顯著高于振翅樣品的表達量。推測雄蠅在求偶中可能通過自身對氣味識別和學習能力來調(diào)整求偶策略，不振翅的果蠅具有比振翅果蠅更強的氣味識別和學習能力，于是他們可以不振翅避免耗能而直接快速攀爬達成交配。
　　6）雌蠅拒絕行為對雄蠅求偶策略的影響：在雄蠅求偶振翅的三個階段中，第一次求偶攀爬前是唯一沒有明顯遭到雌蠅拒絕的階段，振翅與不振翅的個體數(shù)保持相對穩(wěn)定的比例；而當雄蠅攀爬后以及第二次及多次求偶攀爬前后均遭雌

10、蠅的拒絕，雄蠅以振翅來安撫雌蠅，可見，雌蠅的拒絕行為有激發(fā)雄蠅振翅的傾向。
　　本論文圍繞著D. serrata求偶中雄蠅振翅行為，由淺入深，采用行為學、遺傳學、分子生物學等實驗手段和技術(shù)去解析振翅行為的遺傳學基礎(chǔ)和潛在的影響因素。實驗結(jié)果有助于理解為什么在D. serrata中總是維持著一個相對穩(wěn)定的振翅個體與不振翅個體的比例，以及預交配求偶在山果蠅物種亞群不斷丟失的原因。本論文的研究結(jié)果為山果蠅物種亞群的求偶行為進化及其分子遺