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同性求偶、结对和交配的现象可以在许多物种中被观察到,但是同性性行为不能直接繁衍种群,因此进化原因一直被国内外众多学者所关注。针对此,许多学者提出假说,尝试解释其发生的原因和进化的机制,但由于物种进化的特异性,同性性行为发生原因在不同物种之间存在很大的差异,因此昆虫同性性行为的进化机制,特别是雄-雄求偶交配行为机制仍然亟需进一步挖掘。本文以作者观察到的桔小实蝇中典型雄-雄求偶交配行为为研究基础,探索其产生的原因及影响条件,最终阐明昆虫通过嗅觉系统调控性信息素识别敏感性,并影响fruitless（fru）基因的表达进而参与调节桔小实蝇雄-雄交配行为,并解析了神经递质多巴胺对桔小实蝇雄-雄交配行为存在正调控。该研究结果有助于解析桔小实蝇同性性行为的进化意义,深入认识桔小实蝇同性性行为发生特点和规律,可将该理论应用到实践中,促进农业害虫同性性行为的发生,从源头减少种群数量,达到生物防治的目的。论文主要研究结果如下:（1）桔小实蝇中雄-雄求偶交配行为的发生具有以下特点与其他不同雌雄比例的饲养条件相比,在雌性匮乏的饲养条件下（雄雌比例大于1:1）,更容易诱发雄-雄交配行为,雄-雄交配频率高达43.33%-50.00%,且与雌性的密度不呈依赖关系。而在与雄蝇共存的饲养条件下,雌性实蝇数量对雄-雄求偶交配行为无显著影响。在―雄-雄交配是为与异性交配做准备‖假说的验证过程中,发现雌性昆虫在有雄-雄交配经历的雄虫与无雄-雄交配经历的雄虫之间的选择并无明显偏好性,因此说明该适应性假说在解释桔小实蝇雄-雄交配行为发生原因中不成立;接着验证了―雄-雄交配是由于错误识别性信息素‖造成的非适应性假说,结果表明在不同性信息素处理的条件下,雄-雄交配的比例有显著性差异,说明性信息素识别可在一定程度上影响桔小实蝇雄-雄交配。与未进行封蜡处理的桔小实蝇相比,阻隔触角、下颚须、前足和翅的信号接受均可造成雄-雄交配比例的显著下调,同时也测定了在红光下（视力受阻）的交配频率,发现桔小实蝇也无法顺利进行交配行为。因此嗅觉、味觉、视觉对雄-雄交配行为均有重要影响,暗示了嗅觉系统也可以参与到雄-雄交配过程中。（2）嗅觉受体对桔小实蝇中雄-雄交配行为的影响本文进一步对雄-雄交配行为的嗅觉识别机制进行了研究。针对前期转录组筛选鉴定所获得的在桔小实蝇触角中表达的43个ORs受体进行RNAi,结果表明干扰了其中16个嗅觉受体可以影响桔小实蝇的雄-雄交配行为的活性,其中下调ORco、OR13a、OR13b、OR13c、OR7、OR4、OR22、OR20、OR10、OR18、OR2a、OR2c、OR2d、OR2e的表达量可以相应地增加雄-雄交配行为的比例,与对照组相比分别增加了57.70%、37.7%、55.79%、26.25%、50.10%、45.97%、33.79%、52.15%、31.90%、59.40%、28.70%、54.21%、58.36%,表明这些ORs对桔小实蝇雄-雄交配存在负调控,而干扰OR2g和OR24后可以降低雄-雄交配行为的比例（分别下降了58.91%、63.66%）,说明这两个ORs对桔小实蝇雄-雄交配行为存在正调控。为了明确筛选获得的嗅觉受体是否通过识别雄性特异性信息素c VA和7-T来参与调控桔小实蝇的雄-雄交配行为,将筛选获得的14个ORs进行RNA干扰,并同时添加c VA处理,发现只有OR2d、OR2e、OR7和OR13b四个干扰后添加c VA处理的桔小实蝇中的雄-雄交配发生几率与干扰后无添加信息素的交配频率无显著变化,说明干扰OR2d、OR2e、OR7和OR13b的表达影响了信息素c VA信号的接收,干扰了这些ORs后不能识别c VA的信号且无法对交配行为产生影响,暗示了这四个嗅觉基因可能作为c VA的识别受体参与到雄-雄交配行为中。采用同样的方法验证了OR2a和OR10是7-T的重要识别受体。（3）fru基因在桔小实蝇雄-雄交配中至关重要fru基因可在多个昆虫中调控雄性求偶交配行为,且在物种进化中具有功能保守性,因此本文克隆了桔小实蝇fru基因,并通过干扰实验分析该基因在桔小实蝇交配中所扮演的角色。克隆获得桔小实蝇fru的全长c DNA,长2 865 bp,编码954个氨基酸,预测蛋白分子量104.1 k D,等点为6.01。该基因所编码的蛋白具有特殊结构域,分别为一个BTB（Broad-complex,Tramtrack and Bric-a-bric）结构域和两个zinc finger结构域。当将fru基因被干扰之后,相较于两个对照组（注射DEPC水和ds GFP）,雄-雄交配行为的比例显著上升了21.09%。因此,结果表明fru基因可以调控桔小实蝇的雄-雄交配行为。在干扰了可调控雄-雄交配的嗅觉基因的样本中,影响了fru基因的表达量,表明嗅觉基因可以通过影响fru基因的表达量从而参与桔小实蝇交配行为。（4）多巴胺对桔小实蝇雄-雄交配行为的调控本论文运用药理学（注射多巴胺及其抑制剂氯丙嗪）和遗传学（RNAi）手段对桔小实蝇体内的神经递质多巴胺含量进行干扰,并观察注射后是否影响了雄-雄交配行为。研究表明,多巴胺水平升高的雄虫更倾向于与其他雄虫进行交配。因此,增加昆虫体内多巴胺水平可以增强桔小实蝇雄-雄交配行为。综上所述,本论文明确了嗅觉系统通过对性信息素识别敏感性的调控而参与调控雄-雄交配行为,fru基因也在桔小实蝇雄-雄交配中发挥非常重要的作用,且还分析了神经递质多巴胺对雄-雄交配行为的调控。该论文研究结果扩展了昆虫同性交配的认知,为今后深入研究桔小实蝇嗅觉受体或化学感知相关基因在交配行为中的作用提供了理论基础,研究基础可利用多种因素促进农业害虫的同性交配,直接减少农业害虫的种群,从而实现绿色害虫防控。