昆虫共生细菌Wolbachia

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1、昆虫共生细菌Wolbachia的研究与应用古德祥沃尔巴克氏(Wolbachia)是一类广泛分布于节肢动物生殖组织内的共生细菌。自然界中约16%的昆虫物种受其感染(Werren，1997)。这类细菌能引发宿主多种生殖异常行为，如甲壳动物中雄性基因型个体的雌性化(feminization)。胡蜂类昆虫孤雌生殖(parthenogenesis)，而常见的一种是胞质不相容性(CytoplasmicIncompatibility,CI)由于Wolbachia在生物防治和遗传工程领域的潜在用途，近处来迅速成为国际生物学研究的热点。Wolbachia的研究历史1924年Hertig和Wolbach在尖音

2、库蚊Culexpipiens的生殖组织内首次发现细胞内细菌，并将此命名为Wolbachiapipientis1950年，Ghelelovitch和Laven发现尖音库蚊种内交配是不亲和的，因为它们很少产生或不产生后代。随后，Laven证明这种不亲和因素具有细胞质遗传特性(雌性遗传)，继而把这种现象命名为细胞质不亲和(CytoplasmicIncompatibility,CI)1970年初，当Yen和Barr(1971)通过抗生素处理消除Wolbachia后，发现感染菌株的雄性与感染同一菌株用抗生素处理过的雌性是不亲和的，但反交是亲和的(单向不亲和)，这才证实CI是跟细菌存在有关。随后的25年

3、间，在许多昆虫内都发现了CI现象，包括赤拟谷盗、苜蓿叶象甲、寄生蜂、飞虱、地中海粉螟、伊蚊和果蝇。最典型的CI现象是株系间杂交后代数目会减少，并且在随后的交配中会出现细胞质遗传。大量的事例已从微观上证实了细菌存在于昆虫卵巢或睾丸内，并可通过抗生素或高温（﹥30℃可使该菌失活）处理将其除去。1987年Legrand和他的同事们在等足目动物的生殖组织中发现了诱导雌性化（feminization）的细胞质遗传因素。1990年Stouthamer等发现赤眼蜂某株系的孤雌生殖能够通过抗生素处理消除，即抗生素处理后的株系能恢复雄性生殖。现今用ftsZ（细胞分裂基因）、16SrDNA、Wsp（外膜蛋白基因

4、）设计的特异性引物进行PCR，已证明细胞质不亲和细菌、诱导孤雌生殖（ParthenogensisInduction,PI）细菌和等足目动物雌性化细菌共同组成了一类家族----WolbachiaWolbachia的研究具有重要的理论和实践意义：首先，利用Wolbachia在寄主上的广泛分布和影响，对于研究一些重要的进化进程，尤其是快速物种的形成机制具有重要价值；可利用Wolbachia改变寄主早期发育和有丝分裂进程的特点来研究这些基础进程；作为一种“微生物天敌”，Wolbachia可用来加强天敌的生殖率，或者作为一种媒介在昆虫种群中传播人为改变的遗传特征，达到生物防治的目的。如利用Wolbac

5、hia诱导寄生蜂进行产雌孤雌生殖，这对寄生蜂工厂化生产过程中成本的降低和生防效能的提高，具有重要意义。表Wolbachia在拟寄生物种类间的盛行率研究组群感染种数种的总数百分率潜叶蝇拟寄生物51828蚜虫拟寄生物0170栎瘿蜂5862.5瘿蜂112055Aylacini4850姬蜂总科3525.8其他膜翅目71643.8双翅目寄蝇科3742.8总计3814626.0Wolbachia诱导孤雌生殖（PI）的种类蚜小蜂科AphelinidaeAphytischilensisAphytischrysomphaeAphytisdiaspidisAphytislingnanensisEncarsiaf

6、ormosa跳小蜂科EncyrtidaeApoanagyrusdiversicornis?金小蜂科PteromalidaeMuscidifuraxuniraptor赤眼蜂科TrichogrammatidaeTrichogrammabrevicapillumTrichogrammachilonisTrichogrammacordubensisTrichogrammadeionTrichogrammanr.deion赤眼蜂科TrichogrammatidaeTrichogrammaembryophagumT.evanescensT.kaykaiT.nubilaleT.oleaeT.platner

7、iT.pretiosumT.nr.PretiosumT.siberocumT.nr.sivercum瘿蜂科CynipidaeDiplolepisrosaeDiplolepisspinosissimae?隆脊瘿蜂科EucoilidaeLeptopilinaaustralisLeptopilinaclavipesWolbachia细胞不亲和作用(CI)的种类金小蜂科PteromalidaeNasoniagirau