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1昆蟲(chóng)基因在不同組織的表達(dá)分析

運(yùn)用熒光定量PCR方法對(duì)昆蟲(chóng)基因在1日齡成蟲(chóng)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(dá)情況進(jìn)行分析。結(jié)果表明昆蟲(chóng)a，昆蟲(chóng)b和昆蟲(chóng)c在所檢測(cè)的組織中均有表達(dá)，但表達(dá)水平有較大的變異(圖2)。昆蟲(chóng)a基因在精巢中表達(dá)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(dá)水平差異不明顯(F=4．0650，P=0．0766)。早期胚胎中的表達(dá)水平與體壁、脂肪體中的表達(dá)水平基本一樣，但隨著胚胎的發(fā)育，昆蟲(chóng)a的表達(dá)水平逐漸降低，到晚期胚胎時(shí)表達(dá)量最低(圖2:A)。昆蟲(chóng)b在精巢中的表達(dá)水平顯著高于其他組織，而在精巢外所有檢測(cè)的組織中表達(dá)水平均沒(méi)有明顯的差異(F=112．9470，P=0．0001)(圖2:B)。昆蟲(chóng)c與昆蟲(chóng)b一樣，在精巢中的表達(dá)水平最高，而其他檢測(cè)的組織中的表達(dá)水平也無(wú)明顯差異(F=48．6290，P=0．0001)(。昆蟲(chóng)基因在精巢發(fā)育過(guò)程中的表達(dá)分析運(yùn)用熒光定量PCR方法研究了昆蟲(chóng)a，昆蟲(chóng)b和昆蟲(chóng)c基因在5齡若蟲(chóng)(混合齡期)、羽化后3，6，12和24d雄成蟲(chóng)精巢中的表達(dá)情況(圖3)。結(jié)果表明昆蟲(chóng)a，昆蟲(chóng)b和昆蟲(chóng)c均隨著精巢的發(fā)育而表達(dá)水平不斷增強(qiáng)，但不同基因的表達(dá)變化情況不一樣。昆蟲(chóng)a隨著精巢的發(fā)育緩慢增長(zhǎng)，5齡若蟲(chóng)與羽化后第3和6天的表達(dá)水平無(wú)明顯差異，直到第12天時(shí)表達(dá)水平才顯著增高，然后趨于穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì)與昆蟲(chóng)a一樣，雖然第24天的表達(dá)水平低于第12天，但差異不明顯(的表達(dá)增長(zhǎng)較為迅速，羽化后第6天已顯著高于5齡若蟲(chóng)(tN5-A6=4．8867，P=0．0081)，第6天后表達(dá)水平無(wú)明顯的差異。

2討論

性別決定是兩性生物發(fā)育過(guò)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(jí)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(hào)，位于調(diào)控通路最頂端的sxl基因是X∶A信號(hào)的作用靶標(biāo)。盡管秀麗隱桿線蟲(chóng)性別決定的初始遺傳信號(hào)也為X∶A的比值，但性別決定機(jī)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(chóng)，fem-2，fem-3和tra-1等基因組成，從her-1到tra-1經(jīng)過(guò)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(jī)制尚無(wú)研究報(bào)道。蝗蟲(chóng)的性染色體為XO型，果蠅為XY型，而線蟲(chóng)屬于XO型。一般認(rèn)為昆蟲(chóng)的XO型是在進(jìn)化過(guò)程中丟失Y染色體而形成的，比如XO型果蠅是雄蟲(chóng)，XO型蝗蟲(chóng)也是雄蟲(chóng)，然而蝗蟲(chóng)性別決定的分子機(jī)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(kù)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(chóng)昆蟲(chóng)的3個(gè)同源基因，說(shuō)明的性別決定機(jī)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(jī)制。序列長(zhǎng)度分別為2233，2625和2142bp，分別編碼662，642和638個(gè)氨基酸相互之間的相似性很低，卻與其他物種昆蟲(chóng)有較高的相似性。系統(tǒng)發(fā)育分析發(fā)現(xiàn)昆蟲(chóng)家族的分別與其他物種的昆蟲(chóng)a，昆蟲(chóng)b和昆蟲(chóng)c聚到一起，形成明顯的三支，說(shuō)明昆蟲(chóng)家族的可能具有不同細(xì)胞周期素依賴(lài)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(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)或轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)。因此，昆蟲(chóng)基因也可能與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)或轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)。在線蟲(chóng)中，昆蟲(chóng)基因在各個(gè)發(fā)育時(shí)期和不同組織中均有表達(dá)。在種系細(xì)胞的發(fā)育過(guò)程中，昆蟲(chóng)與雄性和雌雄同體線蟲(chóng)的精子發(fā)生和發(fā)育有關(guān)。人昆蟲(chóng)a在心肌組織和腎臟中表達(dá)水平高，而昆蟲(chóng)b和昆蟲(chóng)c均在精巢中高表達(dá)，與精子的形成有關(guān)，基因在檢測(cè)的所有組織中都有表達(dá)，但在精巢中的表達(dá)水平最高，說(shuō)明昆蟲(chóng)基因可能參與的多種生理過(guò)程，并受到嚴(yán)格的表達(dá)調(diào)控。在精巢的發(fā)育過(guò)程中，昆蟲(chóng)的表達(dá)逐漸增強(qiáng)，并能維持在較高水平持續(xù)表達(dá)較長(zhǎng)的時(shí)間。在本實(shí)驗(yàn)室的人工飼養(yǎng)條件下，羽化后6－7d開(kāi)始交配，12d左右開(kāi)始陸續(xù)產(chǎn)卵，而且蝗蟲(chóng)一生要經(jīng)過(guò)多次交配。由此可見(jiàn)，伴隨著精子的發(fā)生和成熟，昆蟲(chóng)的表達(dá)逐漸增強(qiáng)，可能在精子發(fā)生過(guò)程中具有重要的作用。昆蟲(chóng)基因在人、蝗蟲(chóng)和線蟲(chóng)中都與精子的發(fā)生有關(guān)，說(shuō)明昆蟲(chóng)基因的這部分功能較為保守。但昆蟲(chóng)基因在線蟲(chóng)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(dá)。然而小鼠昆蟲(chóng)c基因與性別決定無(wú)關(guān)，說(shuō)明昆蟲(chóng)基因的性別決定作用是不保守的。在中，昆蟲(chóng)基因是否與性別決定有關(guān)還有待進(jìn)一步研究。更有意思的是，昆蟲(chóng)基因家族的3個(gè)基因均在精巢中高表達(dá)，而且表達(dá)水平的變化模式非常相似，因而這3個(gè)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(jìn)一步研究。

作者：季拉課單位：內(nèi)蒙古大學(xué)