Drosophila serrata求偶中振翅行為的研究.pdf

1、果蠅（Drosophila）雄蠅的求偶在成功交配中起著重要作用，求偶可以使雌蠅安靜下來(lái)易于交配。求偶時(shí)，攀爬前（before mounting）振翅（wing vibration）產(chǎn)生具有物種特異性求偶歌（courtship song）是大多數(shù)果蠅主要的求偶特征，在配偶選擇、物種形成及進(jìn)化中起著重要作用。在山果蠅物種亞群（Drosophila montium species-subgroup）的物種中，攀爬后（after mountin

2、g）振翅的交配求偶行為（copulatory courtship）在該物種亞群中普遍存在，而攀爬前振翅的預(yù)交配求偶（precopulatory courtship）行為卻出現(xiàn)了不同程度的丟失。是什么原因?qū)е骂A(yù)交配求偶行為在山果蠅物種亞群中消失？同一物種中振翅個(gè)體和不振翅個(gè)體之間是否存在遺傳背景的差異？這些問(wèn)題至今均尚未有研究涉及。本論文以預(yù)交配求偶行為正在丟失的物種Drosophila serrata為研究對(duì)象，基于詳盡的求偶行為數(shù)據(jù)，

3、對(duì)第一次求偶攀爬前振翅和不振翅的求偶果蠅對(duì)（courting pair）進(jìn)行續(xù)代品系篩選，以了解振翅行為的遺傳背景；對(duì)第一次成功交配的果蠅對(duì)進(jìn)行分離24小時(shí)后再相遇的5天實(shí)驗(yàn)，以了解振翅行為的學(xué)習(xí)記憶背景；比較第一次求偶振翅和不振翅果蠅對(duì)的交配時(shí)長(zhǎng)和后代數(shù)量，了解振翅的生物學(xué)意義；構(gòu)建第一次求偶攀爬前振翅和不振翅雄蠅的抑制性消減雜交（SSH）cDNA文庫(kù)，從文庫(kù)選出與氣味識(shí)別及學(xué)習(xí)記憶相關(guān)基因進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR（qRT-PCR）。通

4、過(guò)這些實(shí)驗(yàn)，以期初步了解D. serrata求偶中雄蠅振翅的行為學(xué)和遺傳學(xué)背景。本論文獲得如下主要研究結(jié)果：
　　1）D. serrata求偶行為：從所錄制的視頻，觀察到不同方式的振翅發(fā)生在三個(gè)階段：a）對(duì)第一次求偶攀爬前約27％果蠅以小于45?的小角度振翅；b）第一次求偶攀爬后所有果蠅對(duì)以大于45?的大角度振翅；c）第二次及多次求偶攀爬前和攀爬后所有果蠅對(duì)以大于45?的大角度振翅。基于以上結(jié)果提出如下問(wèn)題：為什么雄蠅在不同的求偶

5、階段選擇不同的求偶策略？為什么第一次求偶攀爬前振翅與不振翅個(gè)體保持在1:4的相對(duì)穩(wěn)定的比例？?jī)煞N個(gè)體是否存在著遺傳背景的差異？多次求偶攀爬前振翅的激發(fā)因子是什么？
　　2）第一次求偶攀爬前振翅/不振翅品系篩選及其遺傳背景：品系篩選結(jié)果顯示，篩選后Y品系振翅比率呈現(xiàn)波浪式上升趨勢(shì)，顯示第一次求偶攀爬前振翅行為具有遺傳學(xué)基礎(chǔ)，且參與該行為調(diào)控的基因有多個(gè)，同時(shí)，該行為也受外界環(huán)境其他因素的影響。而N品系不振翅比率僅略高于親本，說(shuō)明振翅

6、相對(duì)于不振翅為顯性性狀更容易被篩選，而不振翅的性狀不容易被篩選。
　　3）第一次求偶攀爬前振翅的生物學(xué)意義：第一次求偶攀爬前振翅和不振翅求偶對(duì)的交配時(shí)長(zhǎng)（copulatory duration）分別為245.63±9.93（sec）和232.17±11.45（sec），沒(méi)有顯著差異，表明第一次求偶攀爬前振翅不影響交配時(shí)長(zhǎng)。第一次求偶攀爬前振翅果蠅對(duì)的后代數(shù)量高于不振翅的后代數(shù)量，第一次求偶攀爬前振翅是否有利于雌蠅接受他的精子從而提

7、高授精和受精效率？有待進(jìn)一步研究。
　　4）第一次交配后分離24小時(shí)再相遇實(shí)驗(yàn)及振翅學(xué)習(xí)記憶背景：第一次求偶攀爬前振翅（Y）和不振翅（N）的果蠅對(duì)再相遇后攀爬前平均振翅比率呈現(xiàn)顯著性差性。再相遇后攀爬前的振翅方式與第一次攀爬前小角度振翅的方式相同，而不同于多次求偶攀爬前的大角度振翅。第一次交配后緊接的多次求偶攀爬前的大角度振翅，可能是在第一次交配振翅中學(xué)習(xí)而得，且這種學(xué)習(xí)而來(lái)的行為為短暫記憶，這種記憶在24小時(shí)后完全消失。

8、　　5）振翅與不振翅雄蠅抑制消減雜交文庫(kù)及相關(guān)基因表達(dá)：兩個(gè)抑制消減雜交cDNA文庫(kù)（SSH cDNA library）PY和PN的測(cè)序結(jié)果顯示，以不振翅雄蠅為T(mén)ester的PN文庫(kù)序列比較單一；而以振翅雄蠅為T(mén)ester的PY文庫(kù)序列多樣性豐富，從氣味／嗅覺(jué)、信息素合成、氣味學(xué)習(xí)和記憶相關(guān)基因序列中選擇 obp56g，14-3-3zeta，Desat1，Argk，Cyp9b2通過(guò)熒光定量PCR（qRT-PCR）進(jìn)行表達(dá)量測(cè)定。結(jié)果顯示

9、，這些基因在不振翅樣品的表達(dá)量均顯著高于振翅樣品的表達(dá)量。推測(cè)雄蠅在求偶中可能通過(guò)自身對(duì)氣味識(shí)別和學(xué)習(xí)能力來(lái)調(diào)整求偶策略，不振翅的果蠅具有比振翅果蠅更強(qiáng)的氣味識(shí)別和學(xué)習(xí)能力，于是他們可以不振翅避免耗能而直接快速攀爬達(dá)成交配。
　　6）雌蠅拒絕行為對(duì)雄蠅求偶策略的影響：在雄蠅求偶振翅的三個(gè)階段中，第一次求偶攀爬前是唯一沒(méi)有明顯遭到雌蠅拒絕的階段，振翅與不振翅的個(gè)體數(shù)保持相對(duì)穩(wěn)定的比例；而當(dāng)雄蠅攀爬后以及第二次及多次求偶攀爬前后均遭雌

10、蠅的拒絕，雄蠅以振翅來(lái)安撫雌蠅，可見(jiàn)，雌蠅的拒絕行為有激發(fā)雄蠅振翅的傾向。
　　本論文圍繞著D. serrata求偶中雄蠅振翅行為，由淺入深，采用行為學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)等實(shí)驗(yàn)手段和技術(shù)去解析振翅行為的遺傳學(xué)基礎(chǔ)和潛在的影響因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果有助于理解為什么在D. serrata中總是維持著一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的振翅個(gè)體與不振翅個(gè)體的比例，以及預(yù)交配求偶在山果蠅物種亞群不斷丟失的原因。本論文的研究結(jié)果為山果蠅物種亞群的求偶行為進(jìn)化及其分子遺