共生菌wolbachia和spiroplasma双感染对截形叶螨生殖和适合度的关系
Wolbachia和Spiroplasma是广泛分布于节肢动物中、对寄主生殖有一定影响的细胞内共生菌。目前，Wolbachia对寄主的生殖调控作用主要有4种胞质不亲和（cytoplasmic incompatibility, CI）、诱导孤雌生殖（parthenogenesis inducing，PI），雌性化（feminization）和杀雄（male-killing），而Spiroplasma已被证明具有杀雄作用。本实验以截形叶螨为材料，筛选出三个感染品系和一个不感染品系，设计了十六个不感染、单感染和双感染的杂交组合实验，通过观察共生菌对叶螨孵化率、性比（雌率）、产卵量和寿命的影响来探究双感染对其生殖和适合度的关系。结果表明不亲和组合会产生CI作用，雄虫与雌虫均为双感染时对寄主适合度有一定的提高，而Wolbachia和Spiroplasma都没有表现出杀雄作用。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法4
1.1 供试材料 4
1.2 叶螨总DNA的提取4
1.3 PCR检测叶螨体内的共生菌Wolbachia5
1.4 PCR检测叶螨体内的共生菌Spiroplasma5
1.5 筛选100%感染和100%不感染的品系5
1.5.1 筛选100%感染的品系5
1.5.2 筛选100%不感染的品系5
1.6 Wolbachia与Spiroplasma共同对叶螨生殖以及适合度的影响5
1.6.1 遗传杂交实验5
1.6.2 生殖力和性比评估6
1.6.3 寿命评估6
1.7 数据处理6
2 结果6
2.1 品系筛选情况6
2.2 Wolbachia与Spiroplasma对截形叶螨生殖的影响7
2.3 Wolbachia与Spiroplasma对截形叶螨适合度的影响8
2.3.1 Wolbachia与Spiroplasma对截形叶螨产卵量的影响8
2.3.2 Wolbachia与S *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
piroplasma对截形叶螨寿命的影响8
3 讨论 9
致谢10
参考文献10
共生菌Wolbachia和Spiroplasma双感染对截形叶螨生殖和适合度的关系
引言
许多动物体内含有共生菌，这些内共生菌对昆虫多样性及物种的形成起着非常重要的促进作用，它们参与了宿主细胞的多项生理功能，主要包括信号转导、细胞周期的进行、囊泡的运输、细胞程序化死亡等。
Wolbachia是一类母系遗传的细胞内共生菌，属于细菌门变形菌纲（Proteobacteria）的α亚纲，立克次体目（Rickettsiales），立克次体科（Rickettsiaceae），沃尔巴克氏体族（Tribe Wolbachia），沃尔巴克氏体属（Genus Wolbachia）。1924年，Hertig和Wolbach首次在尖音库蚊Culex pipiens的生殖组织里发现这种细菌，并于1936年将其命名为Wolbachia pipientis[1]。
Wolbachia 在自然界中分布十分广泛，除了能感染线虫以外，也能够感染螨类、蜘蛛、昆虫、甲壳动物等节肢动物。结果表明，76%的节肢动物，66%的昆虫均感染Wolbachia，昆虫中17%的叶螨感染Wolbachia[2]。
研究发现，Wolbachia的两种传播方式为其自身在自然界中的稳定存在和不断扩散提供了强大的动力，一种是最基本的、从母本传播给后代的垂直传播（vertical transmission）；另一种是不同宿主间的水平传播(horizontal transmission)。垂直传播是指Wolbachia在宿主体内以卵母细胞垂直传递的方式直接传给子代。研究发现，在线虫、寄生蜂以及螨类中，Wolbachia的垂直传播效率接近100%。人们在深入母系遗传的研究后发现，在长期的进化过程中，有些寄主体内进化出了多种机制使得共生菌能够随着宿主的生长发育而进入寄主的卵母细胞或者胚胎中，从而保证了向后代的遗传传播。水平传播是指Wolbachia能够在不同种的寄主间传播的方式，有时也会在同种寄主的不同个体间进行传播。在自然条件下，Wolbachia在不同寄主间的传播通常是通过寄生活动来完成的。不仅在大自然可以观察到这些现象，室内也通过显微注射的方法让Wolbachia在同种的个体间或不同物种间得以成功传播。这种人工水平转移Wolbachia的方法已经在双翅目、鳞翅目、半翅目以及膜翅目等昆虫中成功实现[3][4][5],但是成功的转移仅限于亲缘关系较近的宿主之间。而且有些外源Wolbachia在新的宿主中出现了感染密度低、感染率逐代降低，以及新寄主适合度降低的现象[2][6][7]。
Wolbachia之所以成为目前分布最广的细胞内共生菌，除了传播方式的原因以外，更主要的原因还是其对寄主的生殖调控作用促进了其自身在寄主种群中的扩散。大量的研究表明，Wolbachia主要存在于寄主的卵巢和精巢中，通过多种方式对寄主进行生殖调控，包括胞质不亲和作用、诱导孤雌生殖，雄性染色体的雌性化和杀雄[8]。①Wolbachia诱导的胞质不亲和现象是一种最为普遍的生殖调控作用。分为单向不亲和（unidirectional CI）和双向不亲和（bidirectional CI）。单向不亲和指昆虫体内含有Wolbachia的雄性个体与体内不含Wolbachia的雌性之间的交配是不亲和的，相反是亲和的[9]。胞质不亲和往往表现为后代性比偏重雄性和/或胚胎死亡。CI产生的分子机理尚不明确，但是，近年来的一些研究表明，不感染的母本与感染的父本交配后形成的受精卵在有丝分裂时期，父本其中一条染色体分离不完全，因此产生单倍体胚或非整倍染色体胚。在此基础上，有人推测，Wolbachia可能作用于寄主中与细胞周期有关的蛋白。②孤雌生殖指卵细胞未经受精过程而独立发育为胚胎。孤雌生殖有两种情况，产雄孤雌生殖和产雌孤雌生殖。Wolbachia主要诱导的是产雌孤雌生殖。产雌孤雌生殖主要由减数分裂驱动（meiotic drive）以及共生菌引起的细胞质性比偏离因子（cytoplasmic sex ratio distorers）两方面的原因而造成。研究发现，Wolbachia主要诱导螨、蓟马和膜翅目昆虫的孤雌生殖[10][11][12]。在膜翅目中，能够诱导40 多个物种的孤雌生殖[13]。③Wolbachia诱导雌性化使得个体基因型为雄性的个体发育成表型为雌性的个体。昆虫寄主被诱导雌性化的具体机制尚不清楚，但是在一些等足目动物中，Wolbachia通过促进促雄性腺增值，使其过度肥大导致其功能抑制继而导致寄主雌性化[14]。④杀雄是指一些胞质遗传的微生物导致的节肢动物雄性胚胎或幼虫死亡的现象。分为两种类型，引起雄性胚胎的死亡的早期杀雄和导致雄性幼虫或蛹的死亡的晚期杀雄（late malekilling）。目前已经发现的具有杀雄作用的四种微生物有Wolbachia，Rickettsia，Spiroplasma和 Arsenophonus[15]。Wolbachia导致的杀雄作用在寄主的胚胎期和幼虫期均有发现。由于Wolbachia主要是通过卵向后代传递，这种对寄主性别的选择和生殖代偿效应对昆虫自身的繁殖有益。
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摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法4
1.1 供试材料 4
1.2 叶螨总DNA的提取4
1.3 PCR检测叶螨体内的共生菌Wolbachia5
1.4 PCR检测叶螨体内的共生菌Spiroplasma5
1.5 筛选100%感染和100%不感染的品系5
1.5.1 筛选100%感染的品系5
1.5.2 筛选100%不感染的品系5
1.6 Wolbachia与Spiroplasma共同对叶螨生殖以及适合度的影响5
1.6.1 遗传杂交实验5
1.6.2 生殖力和性比评估6
1.6.3 寿命评估6
1.7 数据处理6
2 结果6
2.1 品系筛选情况6
2.2 Wolbachia与Spiroplasma对截形叶螨生殖的影响7
2.3 Wolbachia与Spiroplasma对截形叶螨适合度的影响8
2.3.1 Wolbachia与Spiroplasma对截形叶螨产卵量的影响8
2.3.2 Wolbachia与S *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
piroplasma对截形叶螨寿命的影响8
3 讨论 9
致谢10
参考文献10
共生菌Wolbachia和Spiroplasma双感染对截形叶螨生殖和适合度的关系
引言
许多动物体内含有共生菌，这些内共生菌对昆虫多样性及物种的形成起着非常重要的促进作用，它们参与了宿主细胞的多项生理功能，主要包括信号转导、细胞周期的进行、囊泡的运输、细胞程序化死亡等。
Wolbachia是一类母系遗传的细胞内共生菌，属于细菌门变形菌纲（Proteobacteria）的α亚纲，立克次体目（Rickettsiales），立克次体科（Rickettsiaceae），沃尔巴克氏体族（Tribe Wolbachia），沃尔巴克氏体属（Genus Wolbachia）。1924年，Hertig和Wolbach首次在尖音库蚊Culex pipiens的生殖组织里发现这种细菌，并于1936年将其命名为Wolbachia pipientis[1]。
Wolbachia 在自然界中分布十分广泛，除了能感染线虫以外，也能够感染螨类、蜘蛛、昆虫、甲壳动物等节肢动物。结果表明，76%的节肢动物，66%的昆虫均感染Wolbachia，昆虫中17%的叶螨感染Wolbachia[2]。
研究发现，Wolbachia的两种传播方式为其自身在自然界中的稳定存在和不断扩散提供了强大的动力，一种是最基本的、从母本传播给后代的垂直传播（vertical transmission）；另一种是不同宿主间的水平传播(horizontal transmission)。垂直传播是指Wolbachia在宿主体内以卵母细胞垂直传递的方式直接传给子代。研究发现，在线虫、寄生蜂以及螨类中，Wolbachia的垂直传播效率接近100%。人们在深入母系遗传的研究后发现，在长期的进化过程中，有些寄主体内进化出了多种机制使得共生菌能够随着宿主的生长发育而进入寄主的卵母细胞或者胚胎中，从而保证了向后代的遗传传播。水平传播是指Wolbachia能够在不同种的寄主间传播的方式，有时也会在同种寄主的不同个体间进行传播。在自然条件下，Wolbachia在不同寄主间的传播通常是通过寄生活动来完成的。不仅在大自然可以观察到这些现象，室内也通过显微注射的方法让Wolbachia在同种的个体间或不同物种间得以成功传播。这种人工水平转移Wolbachia的方法已经在双翅目、鳞翅目、半翅目以及膜翅目等昆虫中成功实现[3][4][5],但是成功的转移仅限于亲缘关系较近的宿主之间。而且有些外源Wolbachia在新的宿主中出现了感染密度低、感染率逐代降低，以及新寄主适合度降低的现象[2][6][7]。
Wolbachia之所以成为目前分布最广的细胞内共生菌，除了传播方式的原因以外，更主要的原因还是其对寄主的生殖调控作用促进了其自身在寄主种群中的扩散。大量的研究表明，Wolbachia主要存在于寄主的卵巢和精巢中，通过多种方式对寄主进行生殖调控，包括胞质不亲和作用、诱导孤雌生殖，雄性染色体的雌性化和杀雄[8]。①Wolbachia诱导的胞质不亲和现象是一种最为普遍的生殖调控作用。分为单向不亲和（unidirectional CI）和双向不亲和（bidirectional CI）。单向不亲和指昆虫体内含有Wolbachia的雄性个体与体内不含Wolbachia的雌性之间的交配是不亲和的，相反是亲和的[9]。胞质不亲和往往表现为后代性比偏重雄性和/或胚胎死亡。CI产生的分子机理尚不明确，但是，近年来的一些研究表明，不感染的母本与感染的父本交配后形成的受精卵在有丝分裂时期，父本其中一条染色体分离不完全，因此产生单倍体胚或非整倍染色体胚。在此基础上，有人推测，Wolbachia可能作用于寄主中与细胞周期有关的蛋白。②孤雌生殖指卵细胞未经受精过程而独立发育为胚胎。孤雌生殖有两种情况，产雄孤雌生殖和产雌孤雌生殖。Wolbachia主要诱导的是产雌孤雌生殖。产雌孤雌生殖主要由减数分裂驱动（meiotic drive）以及共生菌引起的细胞质性比偏离因子（cytoplasmic sex ratio distorers）两方面的原因而造成。研究发现，Wolbachia主要诱导螨、蓟马和膜翅目昆虫的孤雌生殖[10][11][12]。在膜翅目中，能够诱导40 多个物种的孤雌生殖[13]。③Wolbachia诱导雌性化使得个体基因型为雄性的个体发育成表型为雌性的个体。昆虫寄主被诱导雌性化的具体机制尚不清楚，但是在一些等足目动物中，Wolbachia通过促进促雄性腺增值，使其过度肥大导致其功能抑制继而导致寄主雌性化[14]。④杀雄是指一些胞质遗传的微生物导致的节肢动物雄性胚胎或幼虫死亡的现象。分为两种类型，引起雄性胚胎的死亡的早期杀雄和导致雄性幼虫或蛹的死亡的晚期杀雄（late malekilling）。目前已经发现的具有杀雄作用的四种微生物有Wolbachia，Rickettsia，Spiroplasma和 Arsenophonus[15]。Wolbachia导致的杀雄作用在寄主的胚胎期和幼虫期均有发现。由于Wolbachia主要是通过卵向后代传递，这种对寄主性别的选择和生殖代偿效应对昆虫自身的繁殖有益。
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