尖唇散白蚁工蚁向补充生殖蚁和兵蚁转化过程中生殖力分化及调控机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31370428
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0303.生理生态学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Termites present the most complex and conspicuous caste systems. There are three castes in a colony of termite, including reproductives,workers and soldiers. The differential reproduction phenotypes can be driven to an extreme, turning the reproductives into an egg-laying machine, whereas the workers and soldiers are curtailed in fertility to functional or complete sterility. Especially,workers in termite colony are characterized by great flexibility that a worker can develop in three ways: stay as workers, become soldiers through two successive moults,or evolve into neotenic reproductives that develop in the absence of or at a great distance from the primary reproductive provide for continued or additional growth of the colony.It is very important for a colony survival and expansion that workers are characterized by great flexibility in development.Reproductive division is the key feature during workers developing into neotenic reproductives or into soldiers. Dynamic changes of gonad in termite have not been definitively determined,and remarkably it is in Reticulitermes that evidence for a genetic control or environment control of caste determination was disputed.In the present study we will investigate changes of gonad development in the termite Reticulitermes aculabialis during isolated workers developing into neotenic reproductives and soldiers by histological analysis,BrdU and TUNEL labeling experiments in order to expound dynamic changes and proliferation and apoptosis of germ cells at various stage,and the germ cells of workers which is induced by juvenile hormone treatment are studied.The pheromones which induce workers turning into neotenic reproductions and soldiers will be investigated. Microsatellite DNA is used for understand whether have genetic influence on which individual in worker colony can succceed in evolving into neotenic reproductive or soldier. Further,morphologically and behaviorally distinct are compared between the workers which will development into neotenic reproductives and the workers which stay as workers.On the basis of these results,we will reveal the reproductive division and regulation mechanism in termite during workers developing into reproductive and sterile soldiers,and in a worker group,which one will development into neotenic reproductives is controlled both by environment and a complex genetic inheritance pattern,and whill provide a new way for termite control and resource utillzation.
工蚁是白蚁巢中最具活力的品级,其分化的可塑性对巢群的生存和发展具有极其重要的作用。生殖能力的分化是工蚁向补充生殖蚁或兵蚁转化过程中最主要的特征,目前其转化机理尚不清楚,尤其由"哪类工蚁会转化"疑问引起的工蚁个体选择性转化的决定机制问题国内外还未涉及。本项目以我国广泛分布的危害蚁种尖唇散白蚁为对象,在项目组十几年研究的基础上,于实验室隔离培养,通过对工蚁转化过程中的性腺动态发育、基于DNA合成和降解的生殖细胞增殖和凋亡规律,以及在保幼激素诱导下的生殖细胞发育行为研究,确定生殖力开始出现分化的时间、动态变化规律和细胞学基础;检测确定诱导和抑制工蚁转化的信息素有效成分,阐明转化的诱导启动机制;并应用微卫星DNA标记进行多态性分析,探讨转化个体和不转化个体是否具有遗传选择机制。藉此揭示工蚁向两个极端品级转化的调控机理和白蚁巢群内品级结构发展规律,并为白蚁防治和白蚁资源利用新技术的开发提供新的依据。

结项摘要

品级分化是白蚁群体维持生存和扩张的方式,工蚁发育可塑性一直是白蚁研究的关键问题。我们揭示了工蚁向两个极端品级转化的机理和巢群内繁殖体系,为白蚁防治和白蚁资源利用新技术开发提供依据。 .1. 研究工蚁、生殖蚁和兵蚁性腺发育形态学特征,以及基于DNA合成和降解的生殖细胞增殖和凋亡动态变化。阐明滤泡细胞退化引起卵母细胞停止发育是导致工蚁具有发育可塑性的原因,各品级生殖能力差异由卵原细胞凋亡调控。 .2. 首次发现雄性工蚁发育的可生殖途径和非生殖途径,阐明雄性工蚁可以直接参与生殖。根据各龄期雄性工蚁生殖细胞发育和微卫星DNA标记,揭示雄性工蚁向补充生殖蚁和兵蚁转化具有个体发育选择性,即老龄有精子工蚁可以直接交配,兵蚁由无精子工蚁优先分化而来。.3.研究雌性工蚁向补充生殖蚁转变的机理。首次发现雌性工蚁向生殖蚁转变需经历2次蜕皮,即先经过一个拟生殖蚁阶段;雌性老龄工蚁个体都具有向生殖蚁转化的潜能。揭示卵母细胞激活是工蚁向生殖蚁转化经历2次蜕皮的主要原因。.4.在圆唇散白蚁中发现新型补充生殖蚁即拟成虫型补充生殖蚁,并探讨补充生殖蚁对巢群稳定和发展的作用。研究拟成虫型和翅芽型生殖蚁分化过程中保幼激素水平和卵黄原蛋白基因表达,阐明保幼激素调控不同类型生殖蚁分化。.5.完成原始生殖蚁和补充生殖蚁转录组测序,获得61,953个unigenes。对64个表皮蛋白基因分析和qRT-PCR测定发现与外表皮和翅硬化相关基因RR-2和CPG、以及内表皮相关基因RR-1在原始生殖蚁中高表达。阐明个体成为原始生殖蚁还是补充生殖蚁与体壁有关;拟成虫是原始生殖蚁和翅芽型补充生殖蚁之间进化过程中的过渡类型。.6.发现尖唇散白蚁的孤雌生殖行为,探究散白蚁两性生殖和孤雌生殖胚胎的发育特征。确定黑胸散白蚁未受精卵死亡点在卵裂15-20d;阐明雌雌配对和雌雄配对初建群体在发育模式上有显著差异;仅少数白蚁种类能孤雌生殖可能与其群体内的雄性生殖力有关。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Testicular development and modes of apoptosis during spermatogenesis in various castes of the termite Reticulitermes labralis (Isoptera:Rhinotermitidae)
不同种属的白蚁(等翅目:鼻白蚁科)的睾丸发育和精子发生过程中的细胞凋亡模式
  • DOI:
    10.1016/j.asd.2015.08.009
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    ARTHROPOD STRUCTURE & DEVELOPMENT
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Su Xiao Hong;Chen Jiao Ling;Zhang Xiao Jing;Xue Wei;Liu He;Xing Lian Xi
  • 通讯作者:
    Xing Lian Xi
The complete mitochondrial genome of the subterranean termite Reticulitermes flaviceps (Isoptera: Rhinotermitidae)
地下白蚁 Reticulitermes flaviceps(等翅目:鼻白蚁科)的完整线粒体基因组
  • DOI:
    10.1007/s12686-016-0594-z
  • 发表时间:
    2016-12-01
  • 期刊:
    CONSERVATION GENETICS RESOURCES
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Zhao, Sha;Dang, Yu-Lei;Xing, Lian-Xi
  • 通讯作者:
    Xing, Lian-Xi
两种散白蚁两性生殖与孤雌生殖胚胎发育比较研究
  • DOI:
    10.16380/j.kcxb.2016.04.009
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    昆虫学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谈彦玲;党玉蕾;张宏贵;郭晓慧;严兴荣;苏晓红;邢连喜
  • 通讯作者:
    邢连喜
圆唇散白蚁补充生殖蚁发育过程中的卵黄蛋白原基因的表达及卵子发生
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    应用昆虫学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张小晶;薛薇;刘鹤;陈娇玲;邢连喜;苏晓红
  • 通讯作者:
    苏晓红
The transition path from female workers to neotenic reproductives in the termite Reticulitermes labralis
口散白蚁从雌性工蚁到幼态繁殖体的转变路径
  • DOI:
    10.1111/ede.12229
  • 发表时间:
    2017-07-01
  • 期刊:
    EVOLUTION & DEVELOPMENT
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Su, Xiaohong;Yang, Xiaojuan;Chen, Jiaoling
  • 通讯作者:
    Chen, Jiaoling

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其他文献

圆唇散白蚁工蚁生殖可塑性相关的 性腺发育和基因表达
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    叶晨旭;宋转转;张文秀;吴涛宇;刘 鹤;邢连喜;苏晓红
  • 通讯作者:
    苏晓红
尖唇散白蚁的孤雌生殖行为及初建群体研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    应用昆虫学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘晓;苏晓红;阴灵芳;谭江丽
  • 通讯作者:
    谭江丽
陕西、甘肃园林树木白蚁种类及为害情况
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    植物保护
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    --
  • 作者:
    阴灵芳;邢连喜;苏晓红;王凯
  • 通讯作者:
    王凯
姜黄素减轻氧化型低密度脂蛋白诱导的人主动脉内皮细胞损伤
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国病理生理杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡勇;苏晓红;朱火兰;张凌霄;刘飞;刘仲伟
  • 通讯作者:
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一类具有奇性的边界值问题
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    北京科技大学学报(增刊),2005, Vol.27
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏晓红;郑连存
  • 通讯作者:
    郑连存

其他文献

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圆唇散白蚁工蚁搬运真菌菌核的行为机制以及对生殖力分化的影响
  • 批准号:
    31870389
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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