尖唇散白蟻精子發(fā)生的調(diào)節(jié)研究.pdf

1、白蟻是社會性昆蟲，隸屬等翅目，其群體中存在若干不同形態(tài)的個體類型，每個形態(tài)都有其不同的職能、嚴密的分工、協(xié)調(diào)的生活，稱為品級分化。白蟻品級分為生殖蟻和非生殖蟻，生殖蟻包括原始蟻王蟻后、短翅補充繁殖蟻和無翅型補充繁殖蟻；非生殖型包括工蟻和兵蟻。非生殖型-生殖型兩個對立品級可以相互轉化，巢群中失去原始生殖蟻后，群體中工蟻就會分化為補充繁殖蟻，補充巢群的需要，從而有效地促進白蟻的社會群體發(fā)展和延續(xù)。白蟻是地球生物圈中的一員，是動物食物鏈重要的

2、一環(huán)，并與其它動植物構成錯綜復雜的生態(tài)系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中它發(fā)揮著極其重要的功能和作用。由于它以各種纖維為食，每年消耗地球上近1/3的有機物，并通過代謝排出大量的CO2和甲烷氣體，直接影響大氣的成分。同時白蟻的取食行為危害農(nóng)、林、水利交通、金融、化工和房屋建筑等多個領域。
　　 隨著分子生物學技術的發(fā)展和應用，對白蟻品級分化、生殖發(fā)育的研究已經(jīng)從簡單的描述發(fā)展到對其調(diào)節(jié)機制的深入研究。本文以尖唇散白蟻(Reticulitermes

3、 aculabialis)為研究對象，應用顯微組織學、免疫組織化學方法，對其各個品級精子發(fā)生和顯微結構以及類雄激素受體在精子發(fā)生中的免疫細胞化學表達和原癌基因c-fos對精子發(fā)生的調(diào)節(jié)進行了研究，探討白蟻不同品級的生殖生理及其品級分化的分子調(diào)節(jié)機制。研究結果如下：
　　 ⑴繁殖蟻、工蟻和兵蟻三個品級間精巢發(fā)育的程度有顯著差異。三者精巢最大橫切面積相對大小之比為：繁殖蟻∶工蟻=1.7；繁殖蟻∶兵蟻=29.3；工蟻∶兵蟻=17.1。

4、繁殖蟻和工蟻精巢管內(nèi)有精子的形成，工蟻和繁殖蟻精子的發(fā)生都經(jīng)歷了：精原細胞、初級精母細胞、次級精母細胞、精細胞和精子形成時期；工蟻精巢中有大量次級精母細胞呈細胞凋亡狀態(tài)。兵蟻生殖細胞發(fā)育僅有精原細胞、初級精母細胞和次級精母細胞時期，沒有精細胞和精子產(chǎn)生。工蟻和兵蟻生殖細胞的切面面積顯著小于同一時期繁殖蟻的生殖細胞。各品級之間生殖功能分化與生殖細胞發(fā)育有直接關系，工蟻有轉化為補充繁殖蟻和兵蟻的能力；而兵蟻由于精巢極度退化不能產(chǎn)生精細胞和精

5、子，因此是非生殖品級分化的終極形式，不具有轉化成補充繁殖蟻或其它品級的能力。
　　 ⑵在繁殖蟻和工蟻精子發(fā)生過程中都有類雄激素受體(androgen receptor，AR)免疫陽性細胞的分布，均分布于初級精母細胞的細胞質(zhì)和細胞核中；與繁殖蟻相比，AR在工蟻中的表達較弱。研究結果表明AR的表達與精子發(fā)生過程中初級精母細胞的減數(shù)分裂有關，雄激素及其受體通過調(diào)控精母細胞的第一次減數(shù)分裂來影響白蟻精子的發(fā)生。雖然工蟻的精巢發(fā)育受抑制，

6、但其精子發(fā)生和維持具有與繁殖蟻相同的激素調(diào)節(jié)機制，能形成精子。本研究為工蟻性腺退化不育，但根據(jù)群體的變化又可以發(fā)育為補充繁殖蟻的特殊的生理功能提供了組織學依據(jù)。
　　 ⑶原癌基因c-fos表達產(chǎn)物Fos蛋白參與了白蟻的精子發(fā)生。研究已證明Fos蛋白參與哺乳動物中精子發(fā)生過程中的調(diào)控，但在昆蟲精子發(fā)生中有關Fos的表達和調(diào)控尚未見報道。為了探討c-fos在白蟻精子發(fā)生過程中的作用和比較繁殖蟻與工蟻Fos表達的差異，我們應用免疫細胞

7、化學方法，檢測了尖唇散白蟻的精巢中是否存在Fos。結果顯示，繁殖蟻發(fā)育到成蟲期有c-fos免疫陽性反應，c-fos陽性物質(zhì)定位于精原細胞的細胞核中；工蟻和末齡若蟲精子發(fā)生過程中沒有c-fos免疫陽性物質(zhì)的出現(xiàn)。研究結果表明Fos通過調(diào)控精原細胞增殖參與精子發(fā)生，使繁殖蟻精巢中能夠形成足夠的精子，以便受精。另一方面，工蟻和末齡若蟲均未見c-fos免疫陽性物質(zhì)，表明工蟻和末齡若蟲性腺均發(fā)育不完全或發(fā)育受抑制。Fos在分飛成蟲的精原細胞中表達