对叶榕四种榕小蜂的非常规嗅觉受体基因的克隆、进化和特异性表达

论文摘要

榕树(桑科:榕属)和榕小蜂(昆虫纲:膜翅目:榕小蜂科)是研究协同进化的经典范例之一。除了少数特例外,通常一种传粉小蜂只专一的为一种榕树传粉。除了传粉榕小蜂,榕果内还生活着一些非传粉榕小蜂。处于雌花期的榕果会释放挥发性的化学物质以吸引传粉榕小蜂为其传粉。而为了繁衍后代,传粉榕小蜂必须准确地识别处在雌花期的寄主所释放的化学挥发物并能够与环境中存在的其它的气味相区别开。不同的传粉榕小蜂能够识别自身寄主所释放的唯一的化学挥发物。除了传粉榕小蜂,非传粉榕小蜂也具有一定的寄主专一性,对有限的化学气味的敏感性也许降低了其寄主转移的可能性。因此,嗅觉在榕树与榕小蜂互利共生体系的维持过程中扮演着重要的角色。履行气味检测功能的基本分子单位是在嗅觉神经元中表达的嗅觉受体。嗅觉受体属于G蛋白偶联受体超家族,具有典型的七次跨膜区。与哺乳动物每个嗅觉神经元表达单一的嗅觉受体不同,昆虫嗅觉神经元在表达结合气味分子的常规嗅觉受体同时还表达一种高度保守的非常规嗅觉受体,在果蝇中称为Or83b。研究发现Or83b并不起到识别气味分子的作用,而是做为陪伴分子与常规的嗅觉受体形成异二聚体以确保其合适的定位和功能。我们首次得到了对叶榕上4种榕小蜂包括1种传粉榕小蜂(Ceratosolen solmsi marchali)和3种非传粉榕小蜂(Apocrypta bakeri, Philotrypesis pilosa and Philotrypesis sp.)的Or83b直向同源基因的编码区全长,分别命名为CsmOr2, AbOr2, PpOr2和PsOr2。相对于非传粉榕小蜂,在传粉榕小蜂该基因中我们检测到了较高的同义替换率和较低的密码子偏好性,表明尽管传粉榕小蜂的寄主专一性较严格,但传粉榕小蜂该基因的同义突变却可能受到相对较弱的选择压力。空间表达结果显示该基因在雌虫的触角、足和腹部等多处表达,但在所有种的雄虫中只在头部中表达。该基因的广泛表达可能是雌虫寻找寄主和产卵所需要的。对于雄虫而言,果内舒适的生活环境可能使得雄虫嗅觉不需要太灵敏;相对于非传粉榕小蜂,我们只在传粉榕小蜂的胸部检测到了微弱的表达条带,推测可能与其果内产卵行为有关。这些特异的空间表达模式可能暗示了榕小蜂对榕果这一特殊的生境的适应性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1 榕树与榕小蜂
• 1.1 榕树
• 1.2 榕小蜂
• 2 昆虫的嗅觉与嗅觉受体
• 2.1 昆虫对气味的感受机制
• 2.2 ORs基因的克隆
• 2.3 ORs的功能
• 2.4 ORs的进化
• 2.5 ORs基因及蛋白的组织器官特异性表达
• 3 本研究的立题思路和研究意义
• 3.1 立题思路
• 3.2 研究意义
• 第二章 对叶榕榕小蜂嗅觉受体Or83b直向同源基因的克隆和鉴定
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 序列的一致性与相似性
• 2.2 序列比对与跨膜结构
• 2.3 进化树的构建
• 3 讨论
• 第三章 对叶榕榕小蜂Or83b直向同源基因的进化分析
• 1 实验方法
• 1.1 选择压力分析
• 1.2 进化分歧
• 1.3 相对进化速率
• 1.4 密码子使用偏好性分析
• 2 结果与分析
• 2.1 选择压力分析
• 2.2 进化分歧
• 2.3 相对进化速率
• 2.4 密码子偏好性
• 3 讨论
• 第四章 榕小蜂Or83b直向同源基因的组织特异性表达
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 3 讨论
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况