桔小實(shí)蠅蛹白化突變品系遺傳分析及白化機(jī)理探索.pdf

1、桔小實(shí)蠅Bactrocera dorsails(Hendel)是一種可以危害250多種水果和蔬菜的害蟲(chóng)，具有繁殖快、寄主廣泛、危害嚴(yán)重等特點(diǎn)，給我國(guó)尤其是華南地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了
　　嚴(yán)重的損失。桔小實(shí)蠅蛹白化突變體是在實(shí)驗(yàn)室野生型桔小實(shí)蠅飼養(yǎng)過(guò)程中偶然發(fā)現(xiàn)的，其蛹色為白色，白化性狀穩(wěn)定，未發(fā)生分離變化或者回復(fù)突變，成為桔小實(shí)蠅一種穩(wěn)定的蛹白化突變品系。本文對(duì)白化突變品系的生物學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了比較研究，揭示了白化突變性狀的遺傳規(guī)律。另

2、外，本文還對(duì)實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)的五種不同品系的蛹進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，研究了黑色素合成相關(guān)基因在兩種品系化蛹階段的差異表達(dá)以及酪氨酸羥化酶對(duì)桔小實(shí)蠅化蛹的作用，為進(jìn)一步研究桔小實(shí)蠅白化突變機(jī)理的研究提供依據(jù)。主要結(jié)果如下：
　　1.闡明了桔小實(shí)蠅白化突變品系的遺傳結(jié)構(gòu)
　　對(duì)獲得桔小實(shí)蠅白化蛹隔離繼代飼養(yǎng)，至今已經(jīng)飼養(yǎng)超過(guò)20代以上，種群數(shù)量也由最初（F0）四頭（2雄+2雌）發(fā)展到現(xiàn)在（F20）的一定規(guī)模。通過(guò)對(duì)野生品系和正常品系連續(xù)2

3、0代的群體自交統(tǒng)計(jì)，其子代并沒(méi)有出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象。說(shuō)明突變品系的體色控制基因很可能是純合的。單對(duì)雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了白化突變品系的遺傳規(guī)律遵循孟德?tīng)栠z傳規(guī)律，由常染色體的單基因控制，白化性狀相對(duì)于野生性狀表現(xiàn)出隱性。另外，通過(guò)雜交實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了野生品系和突變品系之間可以相互交配并能產(chǎn)生可育后代，說(shuō)明兩種品系仍屬于一個(gè)種。
　　2.測(cè)定和比較了兩種桔小實(shí)蠅品系的生物學(xué)指標(biāo)
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，冬季相同的室內(nèi)條件下，野生品系與白化突變

4、品系蛹的發(fā)育歷期、孵化率、羽化率以及雌雄比沒(méi)有差異；白化突變品系卵的發(fā)育歷期達(dá)到了52.61h，顯著的高于正常品系的48.34h。此外，白化突變品系幼蟲(chóng)的發(fā)育歷期(140.37h)也顯著的高于野生品系（137.76h）；白化品系的十粒蛹重（0.1387g）顯著的高于野生品系（0.1223g）；兩種品系的雌蟲(chóng)體長(zhǎng)都要長(zhǎng)于雄蟲(chóng)，突變品系雌蟲(chóng)頭部寬度要顯著性的寬于雄蟲(chóng)。
　　3.桔小實(shí)蠅五種品系蛹的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序
　　采用Illumi

5、n高通量測(cè)序技術(shù)，對(duì)桔小實(shí)蠅五種品系第二日蛹進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。五個(gè)樣品轉(zhuǎn)錄組分別獲得3.16G、2.56G、3.35G、3.35G以及3.15G raw reads，Q20達(dá)到96％，Q30達(dá)到93%以上。通過(guò)序列組裝，共獲得136941條轉(zhuǎn)錄本以及97809條Unigene，這些Unigene的平均長(zhǎng)度為729bp。所有Unigene在七大數(shù)據(jù)庫(kù)里做基因功能的注釋，總共有26527條Unigene被成功注釋，占Unigene總數(shù)的27

6、.12%。其中有3173條基因在七大數(shù)據(jù)庫(kù)里都有被注釋到。通過(guò)GO功能分類，生物學(xué)過(guò)程中，大部分基因聚集在細(xì)胞過(guò)程上；分子功能類別中，結(jié)合上有最多的基因聚集；而細(xì)胞組成中，基因主要在細(xì)胞和細(xì)胞部分中聚集。
　　對(duì)野生品系和白化突變品系差異表達(dá)基因進(jìn)行篩選，兩種品系共有400個(gè)差異基因，其中有72個(gè)基因在白化突變品系中是表達(dá)上調(diào)的，328個(gè)基因是表達(dá)下調(diào)的。進(jìn)而對(duì)差異基因進(jìn)行GO功能富集和KEGG代謝通路富集，發(fā)現(xiàn)差異基因在表皮結(jié)構(gòu)

7、組成上（structural constituent of cuticle）、結(jié)構(gòu)分子活性（structural molecule activity）和金屬外肽酶活性（metalloexopeptidase activity）等三個(gè)GO功能條目上顯著富集。另外發(fā)現(xiàn)，果糖和甘露糖代謝（Fructose and mannose metabolism）、脂肪酸降解（Fatty acid degradation）以及糖酵解和糖質(zhì)新生（Glyco

8、lysis/ Gluconeogenesis）等代謝途徑是差異基因最顯著富集的途徑。
　　4.黑色素合成途徑相關(guān)基因的定量表達(dá)及酪氨酸羥化酶抑制劑（3-IT）飼喂
　　在轉(zhuǎn)錄組中注釋篩選出酪氨酸羥化酶基因（TH）、多巴脫羧酶（DDC）基因、N-β-丙酰多巴胺合成酶（ebony）基因以及兩條酚氧化酶（PO1&PO2）等五條黑色素和成途徑上相關(guān)基因片段，并通過(guò)RT-PCR的方法比較了五條基因在野生品系和突變品系化蛹過(guò)程中的相對(duì)表