鱗翅目昆蟲精巢融合的研究

劉 琳， 馮啟理

(華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，廣東省植物發(fā)育生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆蟲發(fā)育與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510631)

鱗翅目(Lepidoptera)昆蟲包括蝶類和蛾類，是昆蟲綱僅次于鞘翅目的第二大目.鱗翅目為全變態(tài)昆蟲，幼蟲取食植物，許多鱗翅目昆蟲是危害農(nóng)業(yè)作物最嚴(yán)重的害蟲，如棉鈴蟲(Helicoverpaarmigera)、小菜蛾(Plutellaxylostella)、斜紋夜蛾(Spodopteralitura)、玉米螟(Pyraustanubilalis)等農(nóng)業(yè)害蟲爆發(fā)時(shí)可以對(duì)整個(gè)地區(qū)的相關(guān)農(nóng)作物造成極大的失收減產(chǎn).農(nóng)業(yè)害蟲種群的爆發(fā)與環(huán)境氣候、食物供應(yīng)有關(guān)，還與害蟲的交配與生殖能力有關(guān).利用害蟲的交配和生殖行為進(jìn)行害蟲防治，包括利用雄性不育進(jìn)行害蟲防治，一直是害蟲生物防治的努力方向之一和重要的研究領(lǐng)域[1].要實(shí)現(xiàn)通過改變害蟲的交配和生殖行為進(jìn)行害蟲防治，首先要求對(duì)害蟲的生殖系統(tǒng)進(jìn)行深入和系統(tǒng)的研究.目前已知，凡是交配和生殖能力越強(qiáng)的種群，其在田間爆發(fā)危害的可能性就越高.因此，對(duì)昆蟲生殖系統(tǒng)的研究，可以為發(fā)展新的害蟲生物防治策略提供理論依據(jù)和技術(shù)支持.

已知許多鱗翅目農(nóng)業(yè)害蟲在田間繁殖能力特別強(qiáng)，而且長(zhǎng)時(shí)間存在，其中一個(gè)可能的原因是其精巢和精子的特殊發(fā)育過程[2].一般來(lái)說，昆蟲在其生活周期中，雄蟲體內(nèi)形成左右2個(gè)精巢，在成熟時(shí)產(chǎn)生精子，在成蟲期通過與雌蟲交配，精子與雌蟲受精卵受精后，產(chǎn)生蟲卵，孵化出下一代的幼蟲.但是，目前研究發(fā)現(xiàn)，許多鱗翅目農(nóng)業(yè)害蟲的左右2個(gè)精巢在幼蟲發(fā)育的后期互相靠近，粘連然后融合成單個(gè)精巢[3-4].那么，這種精巢融合現(xiàn)象如何進(jìn)化形成過程？是否有利于昆蟲產(chǎn)生精子以及與卵子的受精？是否有利于昆蟲繁殖力的提高和龐大種群的形成？對(duì)這些問題的研究和認(rèn)識(shí)，將有利于對(duì)害蟲田間繁殖、種群擴(kuò)大的認(rèn)識(shí)，有利于發(fā)展以生殖系統(tǒng)為靶標(biāo)的新的害蟲防治策略和技術(shù).

本文將簡(jiǎn)述目前對(duì)鱗翅目昆蟲精巢的類型、精巢和精子的發(fā)育、精巢融合的現(xiàn)象、過程和可能激素調(diào)控機(jī)理的研究進(jìn)展，為進(jìn)一步研究昆蟲精巢融合的生物學(xué)意義、發(fā)育和分子生物學(xué)機(jī)理及其在農(nóng)業(yè)害蟲防治中的應(yīng)用研究提供參考.

1 鱗翅目昆蟲精巢的類型

昆蟲精巢(Testis)是產(chǎn)生精子并為精子發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)的重要器官.鱗翅目昆蟲精巢外由精巢鞘膜或圍巢膜(Testis sheath)包裹，精巢內(nèi)通常有4個(gè)精小囊(Follicle), 精小囊內(nèi)含有處于不同發(fā)育階段的生殖細(xì)胞(或精細(xì)胞).根據(jù)鱗翅目昆蟲成蟲精巢的形態(tài)和排列方式, 其精巢大致分為2大類型(圖1)：一是成蟲有2個(gè)精巢，左右對(duì)稱，精巢內(nèi)有4個(gè)精小囊，精巢在發(fā)育過程中不融合，到了成蟲2個(gè)精巢仍然是分開的，如蠶蛾科(Bombydidae)的家蠶(Bombyx mori)；二是成蟲左右2個(gè)精巢在化蛹時(shí)靠攏、粘連、扭曲嵌合，最終融合成不可分離的單一精巢， 這個(gè)過程為精巢融合(Fusion of testis), 如夜蛾科(Noctuidae)的粘蟲(Leucaniaseparata)和玉米夜蛾(Heliothiszea)[4-5]. 也存在處于兩者之間的類型，左右2個(gè)精巢在化蛹時(shí)靠攏和粘連，外觀看成為一個(gè)精巢，但不會(huì)完全融合，精巢仍然可以剝分為2個(gè)單獨(dú)的精巢，如灰蝶科(Lycaenidae)的灰蝶(Lycaenasp.).

圖1 鱗翅目昆蟲精巢發(fā)育類型的示意圖

Figure 1 Schematic figure to show testis types of Lepidoptera insects

2 鱗翅目昆蟲精巢的結(jié)構(gòu)

鱗翅目昆蟲精巢由圍巢膜包裹，包括外膜(External sheath 或Peritoneal sheath)與內(nèi)膜(Follicular epithelium)[6-7].外膜最外層為非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的外基膜(Outer basal lamina)，含分散的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(Spare endoplasmic reticulum)，內(nèi)含物(Inclusion)和糖原顆粒(Glycogen).內(nèi)膜由數(shù)層細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞質(zhì)致密，含豐富的脂滴、糖原顆粒和細(xì)胞色素，豐富的線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；最內(nèi)側(cè)為內(nèi)基膜(Inner basal lamina).內(nèi)膜向內(nèi)延伸形成精小囊隔膜，把精巢分為3～4個(gè)(通常為4個(gè))卵圓形小腔室，即為精小囊(圖2).精小囊內(nèi)富含精囊液(Follicular fluid)[7].精小囊內(nèi)有頂細(xì)胞(Apical cell)、囊細(xì)胞(Cyst cell) 及精原細(xì)胞(Spermatogonia).其中的頂細(xì)胞為生殖干細(xì)胞；精原細(xì)胞由囊細(xì)胞包圍形成生精囊(Spermatocyst)，囊內(nèi)的精原細(xì)胞進(jìn)行同步發(fā)育最后分化形成成熟的精子.生精囊的精原細(xì)胞通常先進(jìn)行有絲分裂增加囊內(nèi)的生殖細(xì)胞數(shù)目，形成精母細(xì)胞 (Spermatocyte)，也稱為初級(jí)精母細(xì)胞 (Primary spermatocyte)，經(jīng)第一次減數(shù)分裂形成次級(jí)精母細(xì)胞(Secondary spermatocyte), 再進(jìn)行第二次減數(shù)分裂形成單倍體精子細(xì)胞(Spermatid)，精子細(xì)胞最后延長(zhǎng)并分化為成熟的精子(Spermatozoa)，同一精囊的成熟精子形成精子束 (Sperm bundle)(圖2).故從精小囊頂端到末端依次分布不同發(fā)育階段的生精囊，分別為精原細(xì)胞囊、初級(jí)精母細(xì)胞囊、次級(jí)精母細(xì)胞囊、精細(xì)胞囊和成熟精子束(圖2)，成熟精子束通過各精小囊末端的輸精小管匯合到輸精管，供受精時(shí)用.

圖2 鱗翅目昆蟲精巢的結(jié)構(gòu)示意圖

Figure 2 Schematic figure to show testicular structure of Lepidoptera insects

3 昆蟲精子的發(fā)育

不同動(dòng)物的成熟精子形態(tài)差異大[8]，但精子的發(fā)育基本過程相似，均經(jīng)歷精原細(xì)胞、精母細(xì)胞、精子細(xì)胞的階段，最后分化為成熟的精子. 精細(xì)胞的發(fā)育受到嚴(yán)格而復(fù)雜的調(diào)控. 在脊椎動(dòng)物中，已知促性腺發(fā)育激素(FSH，LH)、精巢間質(zhì)細(xì)胞(Leydig cell)合成的睪丸酮， 支持細(xì)胞(Sertoli cell)產(chǎn)生的旁分泌生長(zhǎng)因子，減數(shù)分裂、DNA復(fù)制、細(xì)胞骨架、細(xì)胞周期的相關(guān)基因均參與了精子的發(fā)育[9-10].但對(duì)昆蟲精子發(fā)育調(diào)控的研究尚不充分.在果蠅中，20E可促進(jìn)精原細(xì)胞有絲分裂形成初級(jí)精母細(xì)胞，而高水平的JH可抑制這一過程的發(fā)生[7, 11].另外，在果蠅中，還鑒定出與精子干細(xì)胞分化及精子發(fā)育相關(guān)的系列基因，例如，Bag of marbles (bam)基因突變后精原細(xì)胞不能形成初級(jí)精母細(xì)胞，而基因如aly(always early),can(cannonball),mia(meiosis I arrest)和Sa(Spermatocyte arrest)是完成減數(shù)分裂形成精子必須的[12].

鱗翅目昆蟲精子發(fā)育的過程中分化形成2種類型的精子：有核精子 (Eupyrene sperm) 和無(wú)核精子 (Apyrene sperm).前者成熟精子具細(xì)胞核，為單倍體；后者分化過程中失去細(xì)胞核成為無(wú)核精子.這2類精子的分化時(shí)間、途徑、結(jié)構(gòu)及DNA量均不同.它們發(fā)育的分歧點(diǎn)是從精原細(xì)胞開始，分別形成有核精母細(xì)胞囊或無(wú)核精母細(xì)胞囊，然后按不同的方向分化.在幼蟲早期精原細(xì)胞可形成初級(jí)精母細(xì)胞，進(jìn)入減數(shù)分裂前期，如家蠶二齡幼蟲就有處于粗線期的初級(jí)精母細(xì)胞[13]，但一直維持此狀態(tài)，直到末齡幼蟲或蛹期才進(jìn)一步完成減數(shù)分裂.而無(wú)核精子的分化在有核精子分化后啟動(dòng)，常在蛹期前后開始發(fā)育和分化.有核精子分化過程經(jīng)歷正常的減數(shù)分裂，而無(wú)核精子的減數(shù)分裂不正常，包括染色體不配對(duì)，形成不規(guī)則的細(xì)胞核，無(wú)聯(lián)合復(fù)合體[2].控制這2類精子分化的機(jī)理尚不清楚[2,14].

4 鱗翅目昆蟲精巢融合的過程

在精巢精子分化發(fā)育的同時(shí)，許多鱗翅目昆蟲的精巢發(fā)生融合.在幼蟲期精巢為左右對(duì)稱的1對(duì)，但隨蟲體發(fā)育，到化蛹前，2個(gè)精巢逐漸靠攏，外膜首先粘連和融合，內(nèi)膜再進(jìn)一步融合，并發(fā)生扭轉(zhuǎn)，2個(gè)精巢合二為一，融合為單個(gè)精巢.精巢融合現(xiàn)象在許多鱗翅目昆蟲中已有描述，包括夜蛾科(Noctuidae)的粘蟲[4]、小地老虎(Agrotisyprilon)[3]、棉鈴蟲(Helicoverpaarmigera)[15]、螟蛾科(Pyralidae)的三化螟(Tryporyzaincertula)[16]、歐洲麥粉蛾(Ephestiakuehniella)[17]、小卷蛾科(Olethreutidae)的棗鐮翅小卷蛾(Ancylissativa)[18]及毒蛾科(Lymantriidae)的舞毒蛾(Lymantriadispar)[19]等.以斜紋夜蛾為例，在6齡幼蟲的第3天，左右2個(gè)精巢是分離的(圖3A)，到了6齡第6天，2個(gè)精巢緊密相靠并粘連在一起(圖3B)，這是幼蟲將要進(jìn)入化蛹的時(shí)期(預(yù)蛹期).精巢融合隨著化蛹的過程不斷地進(jìn)行，膜融合，精巢扭曲，最后形成單個(gè)的精巢(圖3C).這時(shí)候精巢內(nèi)部也發(fā)生著極大的變化，精母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂形成精子細(xì)胞，后者延長(zhǎng)并分化為成熟的精子. 精巢融合后依然保留原來(lái)2個(gè)精巢的輸精管(圖3C).

5 鱗翅目昆蟲精巢發(fā)育的激素調(diào)控及精巢激素

昆蟲在胚胎發(fā)育期就形成了生殖原基，精巢的快速生長(zhǎng)與發(fā)育通常發(fā)生在蛹變態(tài)前的幼蟲期，而精巢融合則發(fā)生在化蛹變態(tài)前，即預(yù)蛹期.昆蟲的變態(tài)發(fā)育受到昆蟲激素調(diào)控的，蛻皮類激素(Ecdysteroids)和保幼激素(Juvenile hormone, JH)是最重要的2類調(diào)控昆蟲發(fā)育的激素.蛻皮激素(ecdysone，E)由前胸腺體合成，釋放到血淋巴后，在20-羥化酶(20-hydroxylase)的作用下轉(zhuǎn)化為具有活性的20-羥基蛻皮激素(20-hydroxyecdysone，20E)，并被運(yùn)輸?shù)讲煌陌衅鞴俸徒M織中發(fā)揮調(diào)控作用.JH由咽側(cè)體合成，分泌到血淋巴后也被運(yùn)輸?shù)讲煌陌衅鞴俸徒M織中發(fā)揮調(diào)控作用.蛹變態(tài)前期高水平的20E和低水平的JH使到昆蟲能從幼蟲化蛹進(jìn)入蛹期.在幼蟲期，JH的作用是保持蟲體的幼蟲狀態(tài)；而在蛹期和成蟲期，JH可促進(jìn)成蟲器官的形成和成熟[20-21].

(A)6齡第3天，幼蟲的精巢為左右對(duì)稱的2個(gè)； (B)6齡第6天預(yù)蛹期2個(gè)精巢靠近、粘連并融合；(C) 進(jìn)入蛹期第5天，已融合精巢進(jìn)一步扭曲，形成一個(gè)不可分離的精巢

精巢融合發(fā)生在化蛹變態(tài)時(shí)，與蛹期變態(tài)發(fā)育密切相關(guān). 那么，精巢的融合是否受到昆蟲激素的調(diào)控？目前僅有2例報(bào)道.Nowock[22]用離體精巢培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)證明，20E可促進(jìn)體外培養(yǎng)的歐洲麥粉蛾末期幼蟲精巢融合，但體外不能完成精巢的扭曲和完全的融合.Sato[23]研究黃粉蝶(Euremahecabe) 精巢融合時(shí)發(fā)現(xiàn)，20E可促進(jìn)體外培養(yǎng)黃粉蝶精巢的融合；20E處理還可促進(jìn)外層圍巢膜消失，內(nèi)層精小囊隔膜細(xì)胞主動(dòng)遷移.

生殖腺不僅是生殖細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育的器官，也是合成性激素的器官.在脊椎動(dòng)物中，精巢間質(zhì)細(xì)胞合成的睪丸酮可促進(jìn)精細(xì)胞的發(fā)育及雄性第二性征的形成[24].Loeb等[25]在煙芽夜蛾(Heliothisvirescens)幼蟲末期精巢中檢測(cè)到蛻皮激素，并發(fā)現(xiàn)精巢圍巢膜20E水平比精囊液高.經(jīng)體外培養(yǎng)2.5 h后，在精巢圍巢膜的培養(yǎng)液中檢測(cè)到高水平的蛻皮激素，而在生精囊(即精細(xì)胞)培養(yǎng)液中則沒有檢測(cè)到，說明精巢圍巢膜可以合成并分泌蛻皮激素.

后來(lái)在舞毒蛾(Lymantriadispar)[26]、玉米螟(Ostrinianubilalis)[27]、甘藍(lán)夜蛾(Mamestrabrassicae)[28]、粘蟲(Luecaniaseparate)[29]和?；页嵋苟?Spodopteralittoralis)[30-31]的精巢中也檢測(cè)到蛻皮激素，說明上述鱗翅目精巢在幼蟲末期及蛹期可合成并釋放蛻皮激素.但體外培養(yǎng)的舞毒蛾精巢圍巢膜需要微量的外源20E作用下才能釋放蛻皮激素[26].?；页嵋苟曛芯册尫诺耐懫ぜに卦谟紫x期量的變化趨勢(shì)與血淋巴中的蛻皮激素基本一致，在末齡幼蟲呈現(xiàn)大小2個(gè)蛻皮激素峰，且大峰出現(xiàn)在蛹變態(tài)前期[31].精巢蛻皮激素的組成和種類以及水平與血淋巴液中的略有不同, 但20E仍是最主要的活性蛻皮激素[25,31]；但從精巢測(cè)得的20E水平比血淋巴的低，僅為血淋巴中的0.1%～1%[31].體外用同位素標(biāo)記的ecdysone(E)，然后與精巢培養(yǎng)一定時(shí)間后用HPLC的方法檢測(cè)蛻皮激素的組成，發(fā)現(xiàn)舞毒蛾精巢可把ecdysone(E)轉(zhuǎn)化為20E[26]；?；页嵋苟牦w外培養(yǎng)的精巢也可把前體2-deoxyedcysone 轉(zhuǎn)化為 ecdysone(E)或20E[30].

在昆蟲前胸腺中，蛻皮激素的合成受到促前胸腺激素(Prothoracicotropic hormone， PPTH)的調(diào)控，但PPTH并不影響精巢蛻皮激素的合成和釋放.而從舞毒蛾腦中分離出的短肽(相對(duì)分子質(zhì)量2.3×103)，可刺激精巢釋放蛻皮激素，但對(duì)前胸腺無(wú)作用，因此，該短肽可能是特異的精巢促蛻皮激素 (Testis ecdysiotropin)[26, 32].用免疫組化的方法在舞毒蛾精巢外層和內(nèi)層圍巢膜細(xì)胞中檢測(cè)到了此短肽[33].

昆蟲以膽固醇為最初底物經(jīng)一系列反應(yīng)合成蛻皮激素，激素合成涉及基因Neverland(Nvd)，nonmolting glossy/shroud (Nm-g/Sro)及5種編碼p450酶的基因，即spo,phm,dib,sad和shd[34]. 已在煙草天蛾(Manducasexta)[35]和?；页嵋苟闧31]中鑒定出這些 p450同源基因，其中在?；页嵋苟曛?，除了sad外, 其他基因均在精巢圍巢膜中有表達(dá).shd就是編碼20-羥化酶(20-hydroxylase)的基因，這說明精巢圍巢膜可以合成ecdysone，也具有把ecdysone轉(zhuǎn)化成具活性的20E的酶.

另一方面，血淋巴中的昆蟲激素是否可以自由地通過精巢圍巢膜進(jìn)入精巢？精巢合成和分泌的蛻皮激素如何發(fā)揮其作用？在地中海粉螟(Anagastakuehniella)精巢體外培養(yǎng)液中，以辣根過氧化物酶(horseradish peroxidase, HP) 作為電子密度示蹤物，通過電鏡切片觀察發(fā)現(xiàn)，HP可通過精巢外層、內(nèi)層膜進(jìn)入精小囊液中，但不能進(jìn)入不同發(fā)育期的精細(xì)胞囊中，說明囊細(xì)胞膜(cyst envelope)具有屏障作用，可阻止血淋巴的成分進(jìn)入精細(xì)胞囊中[6].而家蠶的囊細(xì)胞膜具緊密連接，有類似屏障的作用；而生精囊液(cyst fluid)成分與精囊液(follicular fluid)不同，這些結(jié)果說明，激素對(duì)精小囊內(nèi)精細(xì)胞的發(fā)育可能是通過囊細(xì)胞膜轉(zhuǎn)化激素信號(hào)后而實(shí)現(xiàn)的[36].目前仍不確定由圍巢膜合成的蛻皮激素的生理功能是什么？ 精巢鞘膜分泌的蛻皮激素的高峰期發(fā)生在精巢融合的預(yù)蛹期及蛹期，暗示可能與精巢融合有關(guān)[26].精巢分泌的蛻皮激素還可能參與刺激早期精母細(xì)胞的減數(shù)分裂、誘導(dǎo)生精囊分化、無(wú)核精子的發(fā)育、生殖管道的發(fā)育等[25].

6 斜紋夜蛾精巢融合的研究

近年來(lái)，我們課題組已以斜紋夜蛾精巢發(fā)育為研究對(duì)象，就其精巢融合的現(xiàn)象通過發(fā)育生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、功能基因組學(xué)和蛋白組學(xué)等方面開展了多方面的研究，以闡釋斜紋夜蛾精巢融合的過程、機(jī)理和生理學(xué)作用及生物學(xué)意義.

從斜紋夜蛾6齡4天幼蟲(6L4D，精巢未融合)、6齡6天幼蟲(6L6D，預(yù)蛹期，精巢剛接觸融合)和蛹期4天(P4D，精巢已完全融合)(圖3)的蟲或蛹中分離了精巢，并提取了高質(zhì)量的RNA和蛋白，對(duì)其基因表達(dá)和蛋白表達(dá)進(jìn)行了測(cè)定分析，共獲得了63 292個(gè)單一基因轉(zhuǎn)錄本(Unigene)，并注釋了28 910個(gè).鑒定獲得了1 547個(gè)肽段，827個(gè)蛋白.對(duì)基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了初步的功能、細(xì)胞過程和細(xì)胞定位的GO分析，結(jié)果表明，在預(yù)蛹期精巢融合發(fā)生時(shí)，大量可與細(xì)胞和細(xì)胞膜融合相關(guān)的基因有高水平的表達(dá)，包括tubulin,integrin,cadherin,spectrin和laminin等，蛋白酶如serine protease，trypsin和collagenase等也有較高豐度的表達(dá).而融合期高表達(dá)的基因主要參與的代謝通路包括ECM-receptor interaction; VEGF signaling pathway; tight junction等.精巢融合關(guān)鍵的調(diào)控分子正在篩選和鑒定中.

課題組還初步建立了斜紋夜蛾微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)，在2個(gè)未融合的精巢間植入阻隔物，如硅膠片可阻斷2個(gè)精巢的融合(圖4).手術(shù)后的幼蟲可正常地化蛹和羽化成蛾.但2個(gè)精巢不再融合(圖4A和4C)，而對(duì)照組的2個(gè)精巢在蛹期后完全融合(圖4B和4D).阻斷精巢融合后，可以觀察其對(duì)精子發(fā)育和成熟的影響，以明確精巢融合是否有利于精子的發(fā)育.

A: 阻斷精巢融合后，蛹期2個(gè)精巢是分離的；B: 沒有阻斷的2個(gè)精巢在蛹期已完全融合； C: 阻斷精巢融合后，成蟲期2個(gè)精巢仍然是分離的，示2條輸精管；D: 沒有阻斷的2個(gè)精巢在成蟲期已完全融合，但仍保留2輸精管.

圖4 通過微創(chuàng)手術(shù)阻隔斜紋夜蛾精巢的融合

Figure 4 Blockage of testicular fusion by surgery through small incisions under microscopy

分析結(jié)果還表明，當(dāng)精巢融合被阻斷后，雄蟲精子束數(shù)目顯著減少,表明在斜紋夜蛾中，精巢融合對(duì)精子的正常發(fā)育是有利的，但其作用機(jī)理及對(duì)生殖能力的影響仍在進(jìn)一步深入研究中.

7 研究精巢融合的意義

對(duì)精巢融合的研究有2方面的重要意義：第一，目前發(fā)現(xiàn)，斜紋夜蛾、棉鈴蟲、粘蟲和小地老虎等昆蟲都是重要農(nóng)業(yè)作物危害極大的害蟲，其自然繁殖能力都很強(qiáng)，精巢發(fā)育都有融合現(xiàn)象，而馴化的鱗翅目昆蟲如家蠶，其精巢的發(fā)育并沒有精巢融合的現(xiàn)象.那么，精巢融合是受哪些基因調(diào)控的？精巢融合對(duì)精子形成和發(fā)育是否是有利的？在演化上，精巢融合對(duì)害蟲在自然環(huán)境條件下的種群繁殖是否有利呢？其生物學(xué)意義又是什么？這些科學(xué)問題尚待回答.目前，缺乏對(duì)昆蟲精巢融合深入的細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)的研究報(bào)道.

第二，利用雄性不育的原理進(jìn)行害蟲防治是一個(gè)重要的策略和途徑.很早以前就利用輻射方法誘導(dǎo)夜蛾屬農(nóng)業(yè)害蟲的雄性不育.目前已有通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，構(gòu)建帶有雄性不育基因的按蚊，阻止帶有瘧疾病原物的傳播的報(bào)道[37].因此，對(duì)精巢發(fā)育特別是精巢融合的基礎(chǔ)生物學(xué)研究，利用精巢融合特性，可以為尋找新的雄性不育靶標(biāo)分子，為發(fā)展農(nóng)業(yè)害蟲防治的新技術(shù)和策略提供理論依據(jù)和途徑.

參考文獻(xiàn)：

[1] Knipling E F. Sterile-male method of population control[J]. Science, 1959,130(3380):902-904.

[2] Friedlander M, Seth R K, Reynolds S E. Eupyrene and apyrene sperm: Dichotomous spermatogenesis in Lepidoptera[J]. Advances in Insect Physiology, 2005,32:206-308.

[3] 盧箏. 小地老虎生殖系統(tǒng)的研究[J]. 昆蟲學(xué)報(bào), 1982,25(3):268-276.

Lu Z. Study on the reproductive system ofAgrotisypsilon[J]. Acta Entomologica Sinica, 1982, 25(3): 268-276.

[4] 吳秋雁,郭郛. 粘蟲生殖的研究 Ⅲ：生殖系統(tǒng)的發(fā)育[J]. 昆蟲學(xué)報(bào), 1964,13(6):795-802.

Wu T N, Quo F. Study on the reproduction of the armywormLeucaniaseparataWalker (Lepidoptera:Noctuidae) Ⅲ: The development of reproductive system[J]. Acta Entomologica Sinica, 1964, 13(6): 795-802.

[5] Callahan P S. Serial morphology as a technique for determination of reproductive patterns in the corn earworm,Heliothiszea[J]. Annals of the Entomological Society of America, 1958,51:413-428.

[6] Szollosi A, Riemann J, Marcaillou C. Localization of the blood-testis barrier in the testis of the moth,Anagastakuehniella[J]. Journal of Ultrastructure Research, 1980,72(2):189-199.

[7] Klowden M J. Physiological Systems in Insects[M]. Beijing: Science Press, 2008:703.

[8] Pitnick S H, Birkhead T R. Sperm morphological diversity[C]∥Birkhead H D, Pitnick T R. Sperm biology, an evolutionary perspective[M]. USA: Elesvier, 2009: 69-149.

[9] Stukenborg J B, Colon E, Soder O. Ontogenesis of testis development and function in humans[J]. Sexual Development, 2010,4(4/5):199-212.

[10] Wainwright E N, Wilhelm D. The game plan: Cellular and molecular mechanisms of mammalian testis development[J]. Organogenesis in Development, 2010,90:231-262.

[11] Berger E M, Dubrovsky E B. Juvenile hormone molecular actions and interactions during development ofDrosophilamelanogaster[J]. Vitamins and Hormones, 2005,73:175-215.

[12] White-Cooper H. Studying how flies make sperm-Investigating gene function in Drosophila testes[J]. Molecular and Cellular Endocrinology, 2009,306(1/2):66-74.

[13] Takeuchi S. Endocrinological studies on spermatogenesis in the silkworm,BombyxmoriL[J]. Development, Growth and Differentiation, 1969,11(1):8-28.

[14] Friedlander M. Control of the eupyrene-apyrene sperm dimorphism in Lepidoptera[J]. Journal of Insect Physiology, 1997,43(12):1085-1092.

[15] 陳大福，牛寶龍，翁宏飚,等. 棉鈴蟲(Helicoverpaarmigera)幼蟲性特征和精子的發(fā)生[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2004, 16(6):354-357.

Chen D F, Niu B L,Weng H B, et al. Study on larval sexual character and spermatogenesis of cotton bollworm(Helicoverpaarmigera)[J]. Acta Agriculturae Zhejiangensis, 2004, 16(6): 354-357.

[16] 宋慧英，周玲茜，游蘭韶. 三化螟Tryporyzaincertulas(Walker)內(nèi)部生殖系統(tǒng)的初步研究[J]. 昆蟲學(xué)報(bào), 1965,14(3):285-297.

Song H Y, Zhou L Q, You L S. The preliminary studies on the internal reproductive systems ofTryporyzaincertulas(Walker)[J]. Acta Entomologica Sinica, 1965, 14(3): 285-296.

[17] Garbini C P, Imberski R B. Spermatogenesis inEphestiakuehniella(Lepidoptera, Pyralididae)[J]. Transactions of the American Microscopical Society, 1977,96(2):189-203.

[18] 樊永亮，師光祿，李連昌. 棗螊翅小卷蛾生殖系統(tǒng)的研究[J]. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1965,13(4):30-33.

Fan Y L, Shi G L, Li L C.Study on the reproductive system ofAncylisSativaLiu[J]. Journal of Shanxi Agricultural University, 1993,13(4): 321-323.

[19] Salama H S. Spermatogenesis and testicular development in the gypsy moths,PorthetriadisparL[J]. Journal of Applied Entomology, 1976,81:102-110.

[20] Flatt T, Tu M P, Tatar M. Hormonal pleiotropy and the juvenile hormone regulation ofDrosophiladevelopment and life history[J]. Bioessays, 2005,27(10):999-1010.

[21] Riddiford L M, Hiruma K, Zhou X F, et.al. Insights into the molecular basis of the hormonal control of molting and metamorphosis fromManducasextaandDrosophilamelanogaster[J]. Insect Biochemistry and Molecular Biology, 2003,33(12):1327-38.

[22] Nowock J. Growth and metamorphosis in the testes ofEphestiakuhniellain vitro[J]. Journal of Insect Physiology, 1973,19: 941-949.

[23] Sato C. A study on the testicular fusion and its hormonal control in a butterfly,Euremahecabe[D]. Tokyo, Japan:Divison of Natural Science, Graduate School of International Christian University, 1998.

[24] Dufau M L. Endocrine regulation and communicating functions of the Leydig cell[J]. Annual Review of Physiology, 1988,50:483-508.

[25] Loeb M J, Woods C W, Brandt E P. Larval testes of the tabacco budworm,a new source of insect ecdysteroid[J]. Science, 1982, 218: 896-897.

[26] Loeb M J, Brandt E P, Woods C W, et al. Secretion of ecdysteroid by sheaths of testes of the gypsy moth,Lymantriadiapar, and its regulation by testis ecdysiotropin[J]. Journal of Experimental Zoology, 1988,248(1):94-100.

[27] Gelman D B, Woods C W, Loeb M J. Ecdysteroid synthesis by testes of 5th instars and pupae of the European corn borer,Ostrinianubilalis(Huber)[J]. Invertebrate Reproduction and Development, 1989,15:177-184.

[28] Shimizu T, Moribayashi A, Agui N. In vitro analysed of spermiogenesis and testicular ecdysteroids in the cabbage armyworm,MamestrabrassicaeL. Lepidoptera:Noctuidae[J]. Applied Entomology and Zoology, 1985,20:56-61.

[29] Shimizu T, Yagi S, Agui N. The relationship of testicular and hemolymoh ecdysteroid titer to spermiogenesis in the common armyworm,Leucaniaseparata[J]. Entomologia Experimentalis et Applicata, 1989,50:195-198.

[30] Jarvis T D, Earley F, Rees H H. Ecdysteroid biosynthesis in larval testes ofSpodopteralittoralis[J]. Insect Biochemistry and Molecular Biology, 1994,24:531-537.

[31] Iga M, Blais C, Smagghe G. Study on ecdysteroid levels and gene expression of enzymes related to ecdysteroid biosynthesis in the larval testis ofSpodopteralittoralis[J]. Archives of Insect Biochemistry and Physiology, 2013,82(1):14-28.

[32] Loeb M J, De Loof A, Gelman D B, et al. Testis ecdysiotropin, an insect gonadotropin that induces synthesis of ecdysteroid[J]. Archives of Insect Biochemistry and Physiology, 2001,47(4):181-188.

[33] Meola S M, Loeb M J, Kochansky J P, et al. Immunocytochemical localization of testis ecdysiotropin in the pupa of the gypsy moth,Lymantriadispar(Lepidoptera, Lymantriidae)[J]. Journal of Molecular Neuroscience, 1995,24(4):443-457.

[34] Brown M R, Sieglaff D H, Rees H H. Gonadal ecdysteroidogenesis in arthropoda: Occurrence and regulation[J]. The Annual Review of Entomology, 2009,54:105-125.

[35] Rewitz K F, Rybczynski R, Warren J T, et al. The Halloween genes code for cytochrome P450 enzymes mediating synthesis of the insect moulting hormone[J]. Biochemical Society Transactions, 2006,34(6):1256-1260.

[36] Toshimori K, Iwashita T, Oura C. Cell junctions in the cyst envelope in the silkworm testis,BombyxmoriLinne[J]. Cell and Tissue Research, 1979,202(1):63-73.

[37] Harris A F, Nimmo D, McKemey A R, et al. Field performance of engineered male mosquitoes[J]. Nature Biotechnology, 2011,29(11):1034-1037.