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昆虫精巢常为左右对称的一对。在鳞翅目昆虫中,有些类群的2个精巢在发育中能够融合成1个,即精巢融合。目前,精巢融合对精子发生的作用及融合的调控及机制尚不清楚。 以具有精巢融合现象的鳞翅目害虫斜纹夜蛾(Spodoptera litura)为实验材料,通过斜纹夜蛾精巢融合前后结构的变化、精巢基因表达谱的分析与关键候选基因的表达及蜕皮激素对精巢融合的作用等方面的工作,初步研究了精巢融合时围巢膜结构的变化,20E信号通路基因的表达变化及蜕皮激素与精巢融合的关系。 获得的主要结果如下: (1)斜纹夜蛾精巢融合前后为肾形,显微及超微结构显示,精巢的围巢膜分为外膜与内膜两部分,外膜的最外层为非细胞结构的基膜,其余部分为不同类型的细胞,具丰富的脂滴;内膜向内延伸形成隔膜,电镜下为多层伸长的细胞,将精巢分为4个精小囊,精小囊内富含精巢液。从精小囊的顶端到末端依次分布顶细胞及不同发育程度的生精囊。生精囊内为同步发育的精细胞。融合中,围巢膜外膜消失,由内层细胞形成新的精小囊隔膜,新形成的精小囊隔膜较粗。精巢融合后成为圆球形,并发生扭曲,精小囊隔膜变窄,到蛹后期,精小囊隔膜粗细一致,分界不清。 (2)从斜纹夜蛾6龄4天幼虫(6L4d,精巢未融合)、6龄6天幼虫(6L6d,精巢开始靠近,发生融合)和蛹期4天(p4d,精巢已完成融合)的虫蛹中分离出精巢,提取高质量的RNA,测定了斜纹夜蛾精巢基因表达谱,共获得63292 unigenes。将全部unigenes上传至KEGG数据库中,使用双向比对的方法注释unigenes,预测得到195个unigenes为转录因子,其中44个unigenes在融合过程中有差异表达,这些转录因子主要参与细胞分裂、分化等过程。而差异基因的趋势分析说明在融合期高表达的这类趋势的基因,其信号通路包括较多细胞间的相互作用。蜕皮激素(20-hydroxyecdys one,20E)通路中,SlHR4和SlβFTZ-F1为差异表达基因。保幼激素(Juvenile hormone,JH)通路,SlSRC为差异表达基因。 (3)qRT-PCR检测20E信号通路的相关基因在精巢融合前后的表达,结果表明20E受体SlEcRA,SlEcRB1,SlUSP1和SlUSP2均在精巢融合前(6L4d)和融合期(6L6d)高表达,融合后期(p4d)低表达。另外,次级转录因子Sl HR4和SlβFTZ-F1在精巢融合期高表达,而在融合前后为低表达,定量结果与表达谱中的结果一致。Western Blot结果显示,USP1和USP2蛋白在6L2d的精巢中有较高的表达。 (4)分离了精巢的围巢膜与生殖细胞,RT-PCR检测结果表明SlEcRB1,SlUSP1,SlUSP2,SlHR4和SlβFTZ-F1的mRNA在围巢膜及生殖细胞中均有表达。WesternBlot结果显示,USP蛋白在围巢膜及生殖细胞中均有表达。 (5)6龄幼虫头胸部的结扎实验表明:能化蛹的斜纹夜蛾,精巢均能融合;而未化蛹的斜纹夜蛾其精巢均不融合。 研究结果表明,精巢融合时精巢围巣膜外膜消失;20E信号通路相关基因的表达在精巢融合前后有显著变化,它们在围巢膜及精细胞均有分布;斜纹夜蛾精巢融合发生在幼虫到蛹期的变态发育期,与蛹变态有关。