1昆虫基因在不同组织的表达分析

运用荧光定量PCR方法对昆虫基因在1日龄成虫的头、中肠、精巢、卵巢、脂肪体和体壁，以及早期胚胎、中期胚胎和晚期胚胎等组织部位的表达情况进行分析。结果表明昆虫a，昆虫b和昆虫c在所检测的组织中均有表达，但表达水平有较大的变异(图2)。昆虫a基因在精巢中表达水平最高(F=80．993，P=0．0001)，其次是头部、卵巢和中肠，但三者之间的表达水平差异不明显(F=4．0650，P=0．0766)。早期胚胎中的表达水平与体壁、脂肪体中的表达水平基本一样，但随着胚胎的发育，昆虫a的表达水平逐渐降低，到晚期胚胎时表达量最低(图2:A)。昆虫b在精巢中的表达水平显著高于其他组织，而在精巢外所有检测的组织中表达水平均没有明显的差异(F=112．9470，P=0．0001)(图2:B)。昆虫c与昆虫b一样，在精巢中的表达水平最高，而其他检测的组织中的表达水平也无明显差异(F=48．6290，P=0．0001)(。昆虫基因在精巢发育过程中的表达分析运用荧光定量PCR方法研究了昆虫a，昆虫b和昆虫c基因在5龄若虫(混合龄期)、羽化后3，6，12和24d雄成虫精巢中的表达情况(图3)。结果表明昆虫a，昆虫b和昆虫c均随着精巢的发育而表达水平不断增强，但不同基因的表达变化情况不一样。昆虫a随着精巢的发育缓慢增长，5龄若虫与羽化后第3和6天的表达水平无明显差异，直到第12天时表达水平才显著增高，然后趋于稳定的增长趋势与昆虫a一样，虽然第24天的表达水平低于第12天，但差异不明显(的表达增长较为迅速，羽化后第6天已显著高于5龄若虫(tN5-A6=4．8867，P=0．0081)，第6天后表达水平无明显的差异。

2讨论

性别决定是两性生物发育过程中的重要事件，也是生物体最基本的生命特征(Sáchez，2008)。果蝇的性别决定是由sxl，tra，tra-2和dsx等基因形成的级联调控通路决定的(Salz，2011)。X染色体与常染色体套数的比值(X∶A)是这一通路的初始遗传信号，位于调控通路最顶端的sxl基因是X∶A信号的作用靶标。尽管秀丽隐杆线虫性别决定的初始遗传信号也为X∶A的比值，但性别决定机制与果蝇相比具有较大的差异，其性别决定的调控通路由her-1，tra-2，tra-3，昆虫，fem-2，fem-3和tra-1等基因组成，从her-1到tra-1经过一系列的负调控，最终由tra-1基因引导其性别分化。迄今为止，性别决定的分子机制尚无研究报道。蝗虫的性染色体为XO型，果蝇为XY型，而线虫属于XO型。一般认为昆虫的XO型是在进化过程中丢失Y染色体而形成的，比如XO型果蝇是雄虫，XO型蝗虫也是雄虫，然而蝗虫性别决定的分子机制是否与果蝇一样还有待研究。作者从的转录组数据库中鉴定出了sxl，tra和tra-2等果蝇性别决定的同源基因，而仅鉴定出了线虫昆虫的3个同源基因，说明的性别决定机制可能更接近于果蝇。因而，深入研究这些基因的功能将有助于阐明的性别决定机制。序列长度分别为2233，2625和2142bp，分别编码662，642和638个氨基酸相互之间的相似性很低，却与其他物种昆虫有较高的相似性。系统发育分析发现昆虫家族的分别与其他物种的昆虫a，昆虫b和昆虫c聚到一起，形成明显的三支，说明昆虫家族的可能具有不同细胞周期素依赖性蛋白激酶抑制剂p19，cdc10/SW16，lin12和glp-1等也有锚蛋白重复序列模体，这些蛋白都与信号转导或转录调控有关。因此，昆虫基因也可能与信号转导或转录调控有关。在线虫中，昆虫基因在各个发育时期和不同组织中均有表达。在种系细胞的发育过程中，昆虫与雄性和雌雄同体线虫的精子发生和发育有关。人昆虫a在心肌组织和肾脏中表达水平高，而昆虫b和昆虫c均在精巢中高表达，与精子的形成有关，基因在检测的所有组织中都有表达，但在精巢中的表达水平最高，说明昆虫基因可能参与的多种生理过程，并受到严格的表达调控。在精巢的发育过程中，昆虫的表达逐渐增强，并能维持在较高水平持续表达较长的时间。在本实验室的人工饲养条件下，羽化后6－7d开始交配，12d左右开始陆续产卵，而且蝗虫一生要经过多次交配。由此可见，伴随着精子的发生和成熟，昆虫的表达逐渐增强，可能在精子发生过程中具有重要的作用。昆虫基因在人、蝗虫和线虫中都与精子的发生有关，说明昆虫基因的这部分功能较为保守。但昆虫基因在线虫中又是性别决定的关键基因之一，与fem-2和fem-3一起负调控tra-1的表达。然而小鼠昆虫c基因与性别决定无关，说明昆虫基因的性别决定作用是不保守的。在中，昆虫基因是否与性别决定有关还有待进一步研究。更有意思的是，昆虫基因家族的3个基因均在精巢中高表达，而且表达水平的变化模式非常相似，因而这3个基因的功能是否相同以及相互之间的作用关系也还有待进一步研究。

作者：季拉课单位：内蒙古大学