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1昆蟲基因在不同組織的表達分析

運用熒光定量PCR方法對昆蟲基因在1日齡成蟲的頭、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情況進行分析。結果表明昆蟲a，昆蟲b和昆蟲c在所檢測的組織中均有表達，但表達水平有較大的變異(圖2)。昆蟲a基因在精巢中表達水平最高(F=80．993，P=0．0001)，其次是頭部、卵巢和中腸，但三者之間的表達水平差異不明顯(F=4．0650，P=0．0766)。早期胚胎中的表達水平與體壁、脂肪體中的表達水平基本一樣，但隨著胚胎的發育，昆蟲a的表達水平逐漸降低，到晚期胚胎時表達量最低(圖2:A)。昆蟲b在精巢中的表達水平顯著高于其他組織，而在精巢外所有檢測的組織中表達水平均沒有明顯的差異(F=112．9470，P=0．0001)(圖2:B)。昆蟲c與昆蟲b一樣，在精巢中的表達水平最高，而其他檢測的組織中的表達水平也無明顯差異(F=48．6290，P=0．0001)(。昆蟲基因在精巢發育過程中的表達分析運用熒光定量PCR方法研究了昆蟲a，昆蟲b和昆蟲c基因在5齡若蟲(混合齡期)、羽化后3，6，12和24d雄成蟲精巢中的表達情況(圖3)。結果表明昆蟲a，昆蟲b和昆蟲c均隨著精巢的發育而表達水平不斷增強，但不同基因的表達變化情況不一樣。昆蟲a隨著精巢的發育緩慢增長，5齡若蟲與羽化后第3和6天的表達水平無明顯差異，直到第12天時表達水平才顯著增高，然后趨于穩定的增長趨勢與昆蟲a一樣，雖然第24天的表達水平低于第12天，但差異不明顯(的表達增長較為迅速，羽化后第6天已顯著高于5齡若蟲(tN5-A6=4．8867，P=0．0081)，第6天后表達水平無明顯的差異。

2討論

性別決定是兩性生物發育過程中的重要事件，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等基因形成的級聯調控通路決定的(Salz，2011)。X染色體與常染色體套數的比值(X∶A)是這一通路的初始遺傳信號，位于調控通路最頂端的sxl基因是X∶A信號的作用靶標。盡管秀麗隱桿線蟲性別決定的初始遺傳信號也為X∶A的比值，但性別決定機制與果蠅相比具有較大的差異，其性別決定的調控通路由her-1，tra-2，tra-3，昆蟲，fem-2，fem-3和tra-1等基因組成，從her-1到tra-1經過一系列的負調控，最終由tra-1基因引導其性別分化。迄今為止，性別決定的分子機制尚無研究報道。蝗蟲的性染色體為XO型，果蠅為XY型，而線蟲屬于XO型。一般認為昆蟲的XO型是在進化過程中丟失Y染色體而形成的，比如XO型果蠅是雄蟲，XO型蝗蟲也是雄蟲，然而蝗蟲性別決定的分子機制是否與果蠅一樣還有待研究。作者從的轉錄組數據庫中鑒定出了sxl，tra和tra-2等果蠅性別決定的同源基因，而僅鑒定出了線蟲昆蟲的3個同源基因，說明的性別決定機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制。序列長度分別為2233，2625和2142bp，分別編碼662，642和638個氨基酸相互之間的相似性很低，卻與其他物種昆蟲有較高的相似性。系統發育分析發現昆蟲家族的分別與其他物種的昆蟲a，昆蟲b和昆蟲c聚到一起，形成明顯的三支，說明昆蟲家族的可能具有不同細胞周期素依賴性蛋白激酶抑制劑p19，cdc10/SW16，lin12和glp-1等也有錨蛋白重復序列模體，這些蛋白都與信號轉導或轉錄調控有關。因此，昆蟲基因也可能與信號轉導或轉錄調控有關。在線蟲中，昆蟲基因在各個發育時期和不同組織中均有表達。在種系細胞的發育過程中，昆蟲與雄性和雌雄同體線蟲的精子發生和發育有關。人昆蟲a在心肌組織和腎臟中表達水平高，而昆蟲b和昆蟲c均在精巢中高表達，與精子的形成有關，基因在檢測的所有組織中都有表達，但在精巢中的表達水平最高，說明昆蟲基因可能參與的多種生理過程，并受到嚴格的表達調控。在精巢的發育過程中，昆蟲的表達逐漸增強，并能維持在較高水平持續表達較長的時間。在本實驗室的人工飼養條件下，羽化后6－7d開始交配，12d左右開始陸續產卵，而且蝗蟲一生要經過多次交配。由此可見，伴隨著精子的發生和成熟，昆蟲的表達逐漸增強，可能在精子發生過程中具有重要的作用。昆蟲基因在人、蝗蟲和線蟲中都與精子的發生有關，說明昆蟲基因的這部分功能較為保守。但昆蟲基因在線蟲中又是性別決定的關鍵基因之一，與fem-2和fem-3一起負調控tra-1的表達。然而小鼠昆蟲c基因與性別決定無關，說明昆蟲基因的性別決定作用是不保守的。在中，昆蟲基因是否與性別決定有關還有待進一步研究。更有意思的是，昆蟲基因家族的3個基因均在精巢中高表達，而且表達水平的變化模式非常相似，因而這3個基因的功能是否相同以及相互之間的作用關系也還有待進一步研究。

作者：季拉課單位：內蒙古大學