桔小實蠅蛹白化突變品系遺傳分析及白化機理探索.pdf

1、桔小實蠅Bactrocera dorsails(Hendel)是一種可以危害250多種水果和蔬菜的害蟲，具有繁殖快、寄主廣泛、危害嚴(yán)重等特點，給我國尤其是華南地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了
　　嚴(yán)重的損失。桔小實蠅蛹白化突變體是在實驗室野生型桔小實蠅飼養(yǎng)過程中偶然發(fā)現(xiàn)的，其蛹色為白色，白化性狀穩(wěn)定，未發(fā)生分離變化或者回復(fù)突變，成為桔小實蠅一種穩(wěn)定的蛹白化突變品系。本文對白化突變品系的生物學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了比較研究，揭示了白化突變性狀的遺傳規(guī)律。另

2、外，本文還對實驗室飼養(yǎng)的五種不同品系的蛹進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測序，研究了黑色素合成相關(guān)基因在兩種品系化蛹階段的差異表達(dá)以及酪氨酸羥化酶對桔小實蠅化蛹的作用，為進(jìn)一步研究桔小實蠅白化突變機理的研究提供依據(jù)。主要結(jié)果如下：
　　1.闡明了桔小實蠅白化突變品系的遺傳結(jié)構(gòu)
　　對獲得桔小實蠅白化蛹隔離繼代飼養(yǎng)，至今已經(jīng)飼養(yǎng)超過20代以上，種群數(shù)量也由最初（F0）四頭（2雄+2雌）發(fā)展到現(xiàn)在（F20）的一定規(guī)模。通過對野生品系和正常品系連續(xù)2

3、0代的群體自交統(tǒng)計，其子代并沒有出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象。說明突變品系的體色控制基因很可能是純合的。單對雜交實驗結(jié)果證明了白化突變品系的遺傳規(guī)律遵循孟德爾遺傳規(guī)律，由常染色體的單基因控制，白化性狀相對于野生性狀表現(xiàn)出隱性。另外，通過雜交實驗也驗證了野生品系和突變品系之間可以相互交配并能產(chǎn)生可育后代，說明兩種品系仍屬于一個種。
　　2.測定和比較了兩種桔小實蠅品系的生物學(xué)指標(biāo)
　　實驗結(jié)果說明，冬季相同的室內(nèi)條件下，野生品系與白化突變

4、品系蛹的發(fā)育歷期、孵化率、羽化率以及雌雄比沒有差異；白化突變品系卵的發(fā)育歷期達(dá)到了52.61h，顯著的高于正常品系的48.34h。此外，白化突變品系幼蟲的發(fā)育歷期(140.37h)也顯著的高于野生品系（137.76h）；白化品系的十粒蛹重（0.1387g）顯著的高于野生品系（0.1223g）；兩種品系的雌蟲體長都要長于雄蟲，突變品系雌蟲頭部寬度要顯著性的寬于雄蟲。
　　3.桔小實蠅五種品系蛹的轉(zhuǎn)錄組測序
　　采用Illumi

5、n高通量測序技術(shù)，對桔小實蠅五種品系第二日蛹進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測序。五個樣品轉(zhuǎn)錄組分別獲得3.16G、2.56G、3.35G、3.35G以及3.15G raw reads，Q20達(dá)到96％，Q30達(dá)到93%以上。通過序列組裝，共獲得136941條轉(zhuǎn)錄本以及97809條Unigene，這些Unigene的平均長度為729bp。所有Unigene在七大數(shù)據(jù)庫里做基因功能的注釋，總共有26527條Unigene被成功注釋，占Unigene總數(shù)的27

6、.12%。其中有3173條基因在七大數(shù)據(jù)庫里都有被注釋到。通過GO功能分類，生物學(xué)過程中，大部分基因聚集在細(xì)胞過程上；分子功能類別中，結(jié)合上有最多的基因聚集；而細(xì)胞組成中，基因主要在細(xì)胞和細(xì)胞部分中聚集。
　　對野生品系和白化突變品系差異表達(dá)基因進(jìn)行篩選，兩種品系共有400個差異基因，其中有72個基因在白化突變品系中是表達(dá)上調(diào)的，328個基因是表達(dá)下調(diào)的。進(jìn)而對差異基因進(jìn)行GO功能富集和KEGG代謝通路富集，發(fā)現(xiàn)差異基因在表皮結(jié)構(gòu)

7、組成上（structural constituent of cuticle）、結(jié)構(gòu)分子活性（structural molecule activity）和金屬外肽酶活性（metalloexopeptidase activity）等三個GO功能條目上顯著富集。另外發(fā)現(xiàn)，果糖和甘露糖代謝（Fructose and mannose metabolism）、脂肪酸降解（Fatty acid degradation）以及糖酵解和糖質(zhì)新生（Glyco

8、lysis/ Gluconeogenesis）等代謝途徑是差異基因最顯著富集的途徑。
　　4.黑色素合成途徑相關(guān)基因的定量表達(dá)及酪氨酸羥化酶抑制劑（3-IT）飼喂
　　在轉(zhuǎn)錄組中注釋篩選出酪氨酸羥化酶基因（TH）、多巴脫羧酶（DDC）基因、N-β-丙酰多巴胺合成酶（ebony）基因以及兩條酚氧化酶（PO1&PO2）等五條黑色素和成途徑上相關(guān)基因片段，并通過RT-PCR的方法比較了五條基因在野生品系和突變品系化蛹過程中的相對表