论文摘要
白蚁是世界上最古老的社会性昆虫。目前中国国共记录473种白蚁,分属于4科、44属,其中散白蚁有111种,分布于中国不同地区。由于白蚁生活方式隐蔽,采集和观测白蚁卵都非常困难,因此,有关于白蚁胚胎发育的报道很少。中国的散白蚁婚飞季节通常是从2月到6月,在一些地区,不同种类的散白蚁虽然分布在不同的区域,但其边界有重叠,婚飞季节也有交叉。这些原因成为异种白蚁不同群体之间杂交的重要来源。本论文将黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis、尖唇散白蚁R.aculabialis、圆唇散白蚁R.labralis和黄胸散白蚁R.flaviceps进行种间杂交,并对不同种的性腺形态和杂交胚胎发育进行了研究。主要研究结果如下。（1）确定了受精卵和未受精卵壳软化条件。经筛选,受精卵壳软化的最佳条件为KOH和CH3COOH处理1分钟,而未受精卵处理1.5分钟,即可获得最高的软化率。（2）通过胚胎发育的石蜡切片,对散白蚁胚胎的不同发育阶段进行了分类观测。授精后约2至3小时,白蚁卵形成合子,然后有丝分裂开始于表面卵裂。靠近胚泡的胚盘细胞相互连接,并在24至48小时内形成致密且均匀的条带,称为胚盘。胚盘在48至96小时形成,胚胎的近端区域,胚胎一侧的胚盘细胞变厚并增厚,从而形成胚带。胚带定期拉长,在第3到5 d从前向后增加身体的长度。生发层继续发展为U形形态,在第8至10 d处出现尾巴扭曲,在10至12 d出现双弯曲结构。在第12至15 d,胚胎的内脏开始逐渐发育。在第15至25 d,围绕细长轴看到了第1次旋转和第2次旋转。在25至30 d,胚胎的内部器官持续发育。在28至30 d观察到胚头剧烈挤压卵壳,背面卵壳变薄。（3）通过激光扫描共聚焦显微镜（Olympus,FV1000）和数字显微镜（Keyence,VHX-5000）观测卵裂,确定胚胎的形状、体积、长度和宽度。选择尖唇散白蚁和黑胸散白蚁的未受精卵和受精卵,分别观测卵裂。尖唇散白蚁的未受精卵和受精卵均正常发育,所有发育阶段除了细胞核数发生变化外,其它均无差异,即尖唇散白蚁未受精卵和受精卵的卵裂率相同。黑胸散白蚁和黄胸散白蚁的受精卵均能正常发育并孵化,未受精卵虽然能分裂,但其发育异常,最终不能孵化。黑胸散白蚁两种胚胎的长宽度和弯曲状况在相似的发育阶段有明显不同。三种白蚁有性生殖的受精卵宽度和长度在相似的发育阶段分别在5 d,10 d,15 d,20 d,25 d和30 d发生改变。通过观察杂种卵的卵裂、胚盘的形成、囊胚的发育和延伸,以及胚层分化为头、胸、腹和附器的发育过程发现,整个胚胎发育遵循有性生殖和孤雌生殖的发育模式。然而,杂种卵的发育并无任何异常,而且比同种有性卵和孤雌卵的发育更快。Ra♀×Rc♂、Ra♂×Rc♀、Ra♀×Rf♂以及Rc♀×Rf♂杂交所产的杂种卵在第28 d和第29 d就能孵化。比较发育5 h、24 h和48 h的卵核数目、胚胎长度和宽度变化表明,杂种卵相较于与同种有性和孤雌生殖卵,其发育具有更多优势。这也说明一种白蚁卵的卵孔能够接受另一种白蚁的精子进行受精,而不存在雌性屏障,这可能是卵子无法识别另一个物种的精子的缘故。（4）黑胸散白蚁、尖唇散白蚁、圆唇散白蚁和黄胸散白蚁分别进行杂交（Rc×Rf,Rl×Rf and Rc×Rl）。通过DNA毛细管电泳区分Rf♀×Rf♀,Rc♂×Rf♀和Rc♀×Rf♂的后代和亲本基因型,了解遗传障碍的发生,以期在两个物种分布重叠区域附近地区寻找白蚁杂交群落和新物种的可能性。对于Ra×Rc,两个异种配对与同种配对相比,观察到产卵所需的时间相对较长,且脱翅成虫的存活率也较低,它们在六个月后趋于稳定。从产卵开始的第30 d和第6个月后的后代的卵数均少于同种配对的卵数,且有明显变化。在同种配对的初始巢群中,尖唇散白蚁的脱翅成虫死亡率明显比黑胸散白蚁高。在所有杂交巢群中,Rf×R1杂交巢群脱翅成虫的存活率最低。尽管散白蚁种群的婚飞季节和分布区不同,但在实验室条件下不同种类的散白蚁异种配对没有合子前障碍,均能产生后代。在尖唇散白蚁、黑胸散白蚁和黄胸散白蚁工蚁的同种和异种配对建巢实验中,没有观察到任何配对类型的雌虫追逐行为。同种雌雌（FF）和雌雄（FM）配对后最早1-2 d挖洞建巢。最终观察到同种雌雌配对Rf♀×Rf♀、Rc♀×Rc♀和Ra♀×Ra♀巢群分别在27d、32d和33 d开始产卵,雌雄配对Rf♀×Rf♂、Ra♀×Ra♂和Rc♀×Rc♂巢群则分别于32 d、34 d和35 d开始产卵。而异种杂交配对Rf♀×Rc♂、Rf♀×Ra♂、Rf♀×Ra♂、Ra♀×Rf♂、Rc♀×Rf♂和Ra♀×Rc♂巢群分别于建巢后第33 d、35 d、35d、36d、36 d和38 d开始产卵。此外,同种FF配对中平均每月产卵数量Rc♀×Rc♀为14.20±2.30粒,Ra♀×Ra♀为11.33±4.40粒,Rf♀×Rf♀为7.40±2.17粒,而同种雌雄配对平均每月产卵数量Rc♀×Rc♂为8.10±2.40粒,Ra♀×Ra♂为7.00±2.00粒,Rf♀×Rf♂为7.00±2.00粒。异种杂交配对Rc♀×Rf♂、Ra♀×Rf♂、Ra♀×Rf♂、Ra♀×Rc♂、Rc♀×Ra♂、Rf♀×Ra♂和Rf♀×Rc♂平均每月产卵数量分别为13.00±3.55粒、12.90±4.80粒、12.20±2.57粒、12±5.00粒、7.60±2.20粒和6.00±3.30粒。种间杂交是继孤雌生殖和有性生殖之后发现的散白蚁中最具活力的繁殖手段之一。（5）对两种能杂交的白蚁黄胸散白蚁和黑胸散白蚁的精子形态、精子发生、精巢和受精囊进行了形态分析和组织学观测。两种散白蚁雄性附性腺中均未发现精子,两种散白蚁精巢中的精子发生模式相似,在精子发生过程中,雄配子按一系列基本的发育过程（精原细胞、精母细胞、精子细胞和精子）产生。雌雄每天通过多次交配后无鞭毛的精子转移到雌性精囊中用于受精。精子从受精囊分泌细胞中获得营养,以维持生命,并在储存过程中发挥作用。因此,从生理上讲,精子在雌性体内是雌性为其提供营养,以保持精子的活力。散白蚁的受精囊呈梨状或指状。受精囊具有厚壁,其细胞组成分为四种类型,上皮细胞、肌肉细胞、分泌细胞和管细胞。从解剖学看,两种白蚁的受精囊均由管腔、小管、少量腺体和小的毛发状突起组成。因此,黄胸散白蚁和黑胸散白蚁虽是两个不同的物种,但其性器官在形态学、生理学、解剖学和组织学上没有太多差异,显示其亲缘关系非常近,且实验条件下能杂交产生后代。由于散白蚁在实验条件下能杂交产生后代,其性器官结构的相似性为其成功杂交提供了证据。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: Zahid Khan
导师: 邢连喜
关键词: 散白蚁,胚胎发育,杂交,孤雌生殖,精子发生,射线计算机显微断层扫
来源: 西北大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 生物学
单位: 西北大学
分类号: Q965
DOI: 10.27405/d.cnki.gxbdu.2019.000366
总页数: 176
文件大小: 3977K
下载量: 21