Wolbachia感染對果蠅精子育性的影響

《Wolbachia感染對果蠅精子育性的影響》是依託華中師範大學，由王玉鳳擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：Wolbachia感染對果蠅精子育性的影響
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王玉鳳
• 依託單位：華中師範大學

項目摘要

Wolbachia 是廣泛存在於節肢動物體內的一類共生菌，能夠通過多種機制影響宿主的生殖方式。細胞質不相容（CI）是Wolbachia 引起的最普遍的一種表型，即感染Wolbachia的雄性和未感染的雌性宿主交配後，受精卵不能正常發育，在胚胎期死亡。目前有關CI的分子機理存在很多爭議。本研究擬以強CI表型的果蠅早期（預蛹期）精巢為研究對象，採用基因晶片技術，尋找去除Wolbachia前後的果蠅精子發生早期差異表達的基因，通過定量RT-PCR、原位雜交等方法進行體內驗證，並採用基因過量表達和/或RNAi技術進一步研究關鍵候選基因的作用途徑，探討Wolbachia感染對果蠅精子育性的影響及機理。本研究不僅可為CI分子機制的研究提供一條新的思路，而且可為動物精子發生的基礎研究及共生菌和其宿主間的相互作用研究奠定基礎，在動物性別控制、農業害蟲及媒介昆蟲的生物防治等套用基礎研究領域，也具有潛在價值。

結題摘要

Wolbachia是一種胞內共生菌，能夠通過多種機制調節宿主的生殖方式，如細胞質不親和（cytoplasmic incompatibility，CI）、孤雌生殖、雌性化和殺雄等，通過這些機制使其在宿主種群內廣泛傳播。CI是Wolbachia 引起的最普遍的表型，即感染了Wolbachia的雄性和未感染的雌性宿主或感染了不同品系Wolbachia的雌性交配後，受精卵不能正常發育，在胚胎期死亡。關於CI的分子機制還不清楚。我們以果蠅早期精巢為研究對象，採用基因晶片（microarray）技術，鑑定到了感染和未感染Wolbachia的果蠅精子發生早期差異表達的基因296個（差異表達倍數1.5），其中感染Wolbachia後上調的基因為167個，下調的基因為129個。通過Flybase對這些基因進行了注釋，發現與生殖相關的基因大都發生下調，而與代謝相關的基因大都上調。通過qRT-PCR、原位雜交等技術對部分差異基因進行了體內表達驗證，其結果與microarray結果一致。我們採用基因過量表達技術對關鍵候選基因JHI-26和CG10433進行了研究，發現過量表達這兩個基因都能產生類似CI的表型。同時我們還採用注射dsRNA的方法進一步研究了Mst84Db基因的功能，發現該基因敲降後的雄體與正常雌體交配後，子代的孵化率顯著降低，進一步的深入研究還在進行之中；我們的研究還發現，在Wolbachia感染且能產生強CI表型的雄性果蠅中，Hira（組蛋白調控基因）的表達量顯著下調，Hira基因突變的雄果蠅能引起類似CI的表型，這些證據表明，Wolbachia誘導雄性果蠅Hira 基因表達下調可能是導致CI的原因之一；我們還研究了飼料中添加不同濃度甲醛對果蠅生長發育的影響，結果顯示，飼料中含有甲醛可顯著降低果蠅的發育速度，影響果蠅的生長和繁殖力，但對果蠅蛹期變態發育過程沒有顯著影響；我們還發現，Wolbachia感染降低了果蠅的抗鉛能力，導致幼蟲成活率降低，成蟲壽命縮短，進一步研究發現，Wolbachia可能通過抑制鉛染毒條件下果蠅免疫系統的激活，從而阻礙了免疫系統對鉛的抵抗力。本研究為動物雄性不育的機理研究及共生菌和其宿主間相互作用研究提供了新的線索。