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多胚发育是一种独特的发育模式,一个卵可以分裂产生许多遗传上相同的胚胎。目前关于多胚发育的研究大多集中在膜翅目昆虫—跳小蜂科的佛州点缘跳小蜂(Copidosoma tloridanum)上。然而,只对这一种物种进行多胚发育研究,很难发现这种奇特的发育方式中保守的发育机制,也很难研究它在进化上是如何出现的。因此我们研究了膜翅目茧蜂科内另一种多胚发育的昆虫——腰带长体茧蜂(Macrocentrus cingulum)的发育过程。此外,在分子水平上对多胚发育中胚胎的增殖机制做了一些初步探究,目前国内外对这方面的研究还不深入。
腰带长体茧蜂是一种多胚发育的幼虫内寄生蜂,通常寄生一个或几个卵到寄主——亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)幼虫体内,最终它的一个卵可以产生几十头蜂。本文主要通过解剖寄主幼虫观察茧蜂的胚胎,并结合胚胎培养和胚胎移植研究了M.cinglulum的多胚发育过程,另外也通过扫描电镜观察了一些胚胎的细致特征。研究发现,腰带长体茧蜂胚胎的发育主要分为卵裂期、胚胎增殖期和形态发生期。茧蜂的卵细胞进入寄主体内首先发生卵裂,接着卵细胞被分离为多个初级胚胎细胞,它们单独发育为多个二级桑葚胚。二级桑葚胚又分裂为多个二级胚胎细胞,每个二级胚胎细胞随后可以进入形态发生阶段从而形成蜂的幼虫。通过胚胎移植实验发现,二级胚胎细胞具有极强的增殖能力,它可以分化进入形态发生阶段,也还可以重新形成二级桑葚胚。从发育过程来看,二级桑葚胚分裂为多个二级胚胎细胞,并且它们每一个可以最终发育为—头蜂幼虫,这是形成多胚发育的一个重要原因。通过与跳小蜂多胚发育模式的比较,我们发现它们早期胚胎发育都经过大量胚胎的隔离,因此我们推测胚胎隔离是造成多胚发育产生的主要原因。
整合素是一类跨膜蛋白,它是由α和β亚基组成的异二聚体。整合素的功能非常广泛,它在调控细胞增殖中起重要作用,其中β亚基的功能更为重要。本文初步研究了整合素β亚基在茧蜂胚胎增殖中所起的作用。采用RACE方法克隆了腰带长体茧蜂中整合素β亚基的全长基因,整合素β亚基基因开放阅读框全长2526bp,编码841个氨基酸;利用荧光定量PCR检测了整合素β在各胚胎发育时期的表达情况,研究发现整合素β亚基mRNA在卵细胞、初级胚胎和二级胚胎中都有转录,在卵细胞中有相对较高的表达,而在初级胚胎和二级胚胎内表达相对较低并且相近;进一步利用RNA干扰的方法研究整合素对茧蜂胚胎增殖的影响,将体外合成整合素β亚基的dsRNA注射到寄生后的玉米螟体内,发现最终出蜂数量相对于对照显著降低,表明整合素在调节多胚发育胚胎增殖过程中起重要的作用。