麗蠅蛹集金小蜂的生物學(xué)及其滯育調(diào)控機(jī)制研究進(jìn)展

高 飛，李玉艷，王曼姿，張禮生,艾洪木

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，中美合作生物防治實驗室，北京 100193；2.福建農(nóng)林大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，閩臺作物有害生物生態(tài)防控國家重點(diǎn)實驗室，福州 350002)

寄生蜂是一類重要的寄生性天敵昆蟲，其種類多，數(shù)量大，繁殖力強(qiáng)，在國內(nèi)外農(nóng)林害蟲的生物防治中已得到廣泛應(yīng)用，并取得了顯著效果(Pennacchio and Strand,2006;Grimmelikhuijzenetal.,2007;錢岑等,2013)。麗蠅蛹集金小蜂Nasoniavitripennis是多種蠅類害蟲的重要天敵，在防治衛(wèi)生害蟲及牲畜害蟲方面具有極大潛力。該蜂是實驗室內(nèi)研究寄生蜂的經(jīng)典模式材料，70多年來一直被用于遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)、發(fā)育學(xué)和行為學(xué)研究(Werren and Loehlin,2009)。近年來，隨著金小蜂基因組的測序完成(The Nasonia Genome Working,2010)，系統(tǒng)的RNA干擾方法(Werrenetal.,2009)和CRISPR-Cas9技術(shù)在麗蠅蛹集金小蜂中的成功應(yīng)用(Lietal.,2017)，該蜂現(xiàn)已成為優(yōu)良的新型遺傳模型(Lietal.,2014 a;Ragoetal.,2016;Wolschin and Gadau,2009)。作為一種模式研究昆蟲，麗蠅蛹集金小蜂具有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如該蜂生活周期短，易于飼養(yǎng)。在25℃的條件下兩周就能夠完成1代，每頭寄主蠅蛹能繁育20～50頭金小蜂，在實驗室內(nèi)可大量繁殖(Werren,2000)。金小蜂還可長期保存，適當(dāng)?shù)蜏乇４婵梢匝娱L成蟲的壽命(任倩等,2011)，滯育條件下最長可以儲存2年(Saundersetal.,1970;Paoluccietal.,2013;邱仕祺,2015)。該蜂性別決定機(jī)制獨(dú)特，為單元二倍體遺傳模式，可用于突變體篩選和遺傳性狀基因的研究(Ragoetal.,2016)。此外，金小蜂只有5對染色體(Whiting,1967)，結(jié)合已公布的基因組，便于進(jìn)行遺傳分析。

滯育是昆蟲應(yīng)對不利環(huán)境條件時生長發(fā)育停滯的一種生理狀態(tài)(李玉艷等,2010)，不會隨著不利條件的消失而解除，一般需要特殊的環(huán)境刺激才能打破滯育重新恢復(fù)進(jìn)行生長發(fā)育(Ko?tál,2006;徐衛(wèi)華,2008)。滯育昆蟲有更多的脂肪含量、更強(qiáng)的耐寒性，能更好的抵抗疾病，并且能有效的抵制水分的流失。這些屬性在滯育后也可以維持一段時間，有利于提高防治害蟲策略(Denlinger,2008)。昆蟲滯育分為兼性滯育和專性滯育，專性滯育的昆蟲，其進(jìn)入滯育不受外界環(huán)境的影響，是一種穩(wěn)定的遺傳特性；兼性滯育的昆蟲根據(jù)外界環(huán)境條件的改變選擇性的進(jìn)入滯育狀態(tài)，其滯育蟲態(tài)固定，但進(jìn)入滯育狀態(tài)的個體的發(fā)生頻率和發(fā)生世代不固定(Mansingh,1971;Tauber and Tauber,1986)。滯育昆蟲通常大量積累碳水化合物、氨基酸、脂肪等低溫保護(hù)物質(zhì)和能量物質(zhì)，并伴隨著代謝抑制、抗逆性提高、特定基因及蛋白表達(dá)等(Hahn and Denlinger,2011)。滯育不僅可以提高昆蟲在逆境中的壽命和存活率(Wolschin and Gadau,2009)，而且可以使昆蟲的發(fā)育進(jìn)度與最有利的時機(jī)一致，還能提高群體發(fā)育的一致性，增強(qiáng)雌雄個體間交配的機(jī)會，產(chǎn)生更多的后代(Moreyetal.,2012;Posledovichetal.,2015;Lietal.,2018)。利用滯育，還可調(diào)控天敵昆蟲的發(fā)育進(jìn)度，延長生物防治作用物的貯存期，增加天敵產(chǎn)品的儲備量，提高釋放和應(yīng)用防控效果，促進(jìn)天敵昆蟲的大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。因此，掌握昆蟲滯育的相關(guān)知識，不僅可以揭示昆蟲發(fā)育的內(nèi)在調(diào)控機(jī)制，還可幫助完善害蟲治理策略，促進(jìn)天敵昆蟲的生產(chǎn)應(yīng)用，提高生物防治作用效果。

麗蠅蛹集金小蜂為兼性末齡幼蟲滯育，其滯育由母代經(jīng)歷的光周期控制，當(dāng)母代經(jīng)歷低溫、短光照后可誘導(dǎo)子代進(jìn)入老熟幼蟲滯育。了解該蜂的滯育特征及其調(diào)控機(jī)制，對深入昆蟲滯育機(jī)理研究，揭示昆蟲對環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制等具有重要意義。本文綜述了近年來國內(nèi)外關(guān)于麗蠅蛹集金小蜂的生物學(xué)、發(fā)育學(xué)、基因組學(xué)等的研究進(jìn)展，重點(diǎn)總結(jié)了金小蜂滯育的進(jìn)展情況，以期為深入寄生蜂的滯育研究，提高寄生蜂的生物防治應(yīng)用效果提供參考。

1 麗蠅蛹集金小蜂的生物學(xué)特性

1.1 繁殖能力

麗蠅蛹集金小蜂屬于膜翅目Hymenoptera金小蜂科Pteromalidae，可以蛹外寄生麗蠅科Calliphoridae和麻蠅科Sarcophagidae等許多雙翅目Diptera蠅科的害蟲，如麻蠅Sarcophagacrassipalpis、棕尾別麻蠅Boettcheriscaperegrine、黑尾黑麻蠅Helicophagellamelanura、紅尾糞麻蠅Bercaeacruentata、巨尾阿麗蠅Aldrichinagrahami及絲光綠蠅Luciliasericata等(Lietal.,2014 b;李玉艷,2015)。該蜂廣泛分布于世界各地，主要分布在北美、歐洲及亞洲北部(Wolschin and Gadau,2009)。麗蠅蛹集金小蜂個體微小，羽化后即可產(chǎn)卵，卵多產(chǎn)于寄主蠅蛹的腹部，平均每頭蠅蛹可以繁育20～50頭金小蜂(Werren,2000)，其寄生能力隨產(chǎn)卵次數(shù)增加而下降(張忠等,2008)，對金小蜂生長發(fā)育無顯著影響的低劑量Cu2+脅迫可以提高其寄生率和產(chǎn)卵量，并且親代對Cu2+耐受的品系也有較高的寄生率和產(chǎn)卵量(董卉等,2008)。

張忠等(2010)發(fā)現(xiàn)冷凍麗蠅蛹集金小蜂的寄主絲光綠蠅蛹對其后代的發(fā)育和繁殖能力無顯著影響。金小蜂可以利用冷凍、冷藏、CO2處理和熱致死的蠅蛹，當(dāng)蠅蛹經(jīng)30 d保存后，仍能被寄生蜂利用。在大量繁殖蠅蛹金小蜂時，可以考慮通過上述方法對蠅蛹進(jìn)行處理，尤其是使用冷凍方法(賀張等,2013)。

麗蠅蛹集金小蜂的后代具有偏雌性，雄蜂通過腹部性信息素吸引雌性進(jìn)行繁衍后代。通過行為生物學(xué)分析發(fā)現(xiàn)麗蠅蛹集金小蜂的雌性能夠通過定向于雄性性信息素濃度來降低產(chǎn)生次優(yōu)后代性別比例的風(fēng)險(Rutheretal.,2009)。飼喂亞油酸可以明顯提高雄蜂性信息素的含量，更利于吸引雌性與之交配，同時還發(fā)現(xiàn)雌蜂更傾向于在亞油酸含量高的蠅蛹上產(chǎn)卵(Brandstetter and Ruther,2016)。化學(xué)農(nóng)藥的使用也會影響金小蜂的繁殖能力，例如，新煙堿類殺蟲劑吡蟲啉雖然不影響麗蠅蛹集金小蜂的子代數(shù)量，但可顯著改變其子代性比，使其產(chǎn)生較多的雌性后代(Cooketal.,2016)。

1.2 貯存和壽命

金小蜂作為重要的模式研究材料和天敵昆蟲，其貯存至關(guān)重要。研究表明，在不提供寄主的情況下，只飼喂蒸餾水的麗蠅蛹集金小蜂可以存活5 d左右(張忠等,2008)。冷藏可以在不影響金小蜂后代雌性比和體長的前提下延長其壽命，對金小蜂的幼蟲或成蟲進(jìn)行冷藏，可延緩發(fā)育速率，消除繁殖過程中蠅蛹數(shù)量和金小蜂發(fā)育間的“剪刀差”，但是冷藏時間會影響金小蜂的繁殖能力，當(dāng)冷藏時間不超過12 d時，金小蜂的寄生和產(chǎn)卵能力不受顯著影響；超過12 d后，其寄生和產(chǎn)卵能力呈直線下降(任倩等,2011)。除了冷藏，取食蜂蜜水也可以顯著延長麗蠅蛹集金小蜂的壽命(張忠等,2008)。此外，滯育也能顯著延長金小蜂的壽命，通常滯育金小蜂幼蟲可在室溫條件下存活數(shù)月，Whiting(1967)的研究結(jié)果表明金小蜂的滯育幼蟲在室溫下可存活2年多，再經(jīng)解除滯育后仍可正常發(fā)育。

1.3 共生菌

昆蟲與共生菌之間聯(lián)系非常緊密，共生菌是由有機(jī)體演變而來，在宿主昆蟲體內(nèi)逐漸進(jìn)化成一個類細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)，含有與宿主完全不同的核酸、蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，且不受宿主免疫系統(tǒng)的抵御，與宿主形成了穩(wěn)定、可遺傳的共生系統(tǒng)(趙志宏等,2018)。共生菌在昆蟲營養(yǎng)消化、免疫、生殖調(diào)控等過程中具有非常重要的影響(錢岑等,2013)。麗蠅蛹集金小蜂攜帶的一種重要共生菌是Wolbachia。Wolbachia可對金小蜂的生殖、性別決定、寄主適應(yīng)性、系統(tǒng)發(fā)育和進(jìn)化等產(chǎn)生重要影響。共生菌Wolbachia能夠引發(fā)寄主多種生殖異常的行為，主要包括孤雌生殖(Parthenogenesis inducing)、雌性化(Feminization)、殺雄作用(Male killing)等，還會引起細(xì)胞質(zhì)不相容(Cytoplasmic incompatibility)，阻止種間雜交，影響物種形成等(Werrenetal.,2010)，在麗蠅蛹集金小蜂中，去除共生菌Wolbachia的雌性和感染W(wǎng)olbachia的雄性降低了其后代比，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的胞質(zhì)不相容的現(xiàn)象，共生菌對寄主和寄主基因的調(diào)控為物種進(jìn)化、形成和進(jìn)化關(guān)系等提供了重要的依據(jù)(邱仕祺,2015)。李培光等(2015)用利福平去除共生菌Wolbachia,發(fā)現(xiàn)麗蠅蛹集金小蜂的壽命與正常感染W(wǎng)olbachia麗蠅蛹集金小蜂的壽命沒有顯著差異。自然感染W(wǎng)olbachia能顯著延長和提高麗蠅蛹集金小蜂的發(fā)育歷期、壽命、總產(chǎn)卵前期和平均世代周期，并能提高出蜂率和子代雌蟲所占的比例。但共生菌Wolbachia在麗蠅蛹集金小蜂的毒液系統(tǒng)中幾乎沒有作用(Sim and Wheeler,2016)。在赤眼蜂的研究中發(fā)現(xiàn)感染共生菌Wolbachia會對赤眼蜂光周期基因的表達(dá)產(chǎn)生干擾，從而降低滯育率，提高其繁殖能力(Rahimi-Kaldehetal.,2017)。Bordenstein和Werren(2000)的研究也表明，感染W(wǎng)olbachia可能一定程度上也可提高麗蠅蛹集金小蜂的子代數(shù)量，但Wolbachia是否對其滯育產(chǎn)生影響，目前仍有待探討。殺雄菌屬共生菌也是在麗蠅蛹集金小蜂中發(fā)現(xiàn)的一種可以殺死雄性胚胎的共生菌，其在昆蟲體內(nèi)的分布已有大量報道，但目前對其功能研究較少。在麗蠅蛹集金小蜂中，殺雄菌屬可殺死約80%的雄性胚胎從而使后代偏雌性(Skinner,1985)，而在白蠟蟲Ericeruspela、美洲鈍眼蜱Amblyommaamericanum、騷擾錐蝽Triatomainfestans和卡納爾鴿虱蠅Pseudolynchiacanariensis中殺雄菌屬對性比沒有影響(Hypsa and Dale,1997;Daleetal.,2006;Clayetal.,2008;劉魏魏等,2012)。因此可以利用Wolbachia對麗蠅蛹集金小蜂適合度的影響和生殖調(diào)控作用開展生物防治和基因工程防治(邱仕祺,2015)。

2 分子生物學(xué)前沿技術(shù)在麗蠅蛹集金小蜂研究中的應(yīng)用

近年來，現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，基因組、蛋白組、代謝組等多種組學(xué)技術(shù)和RNA干擾技術(shù)日漸成熟，以及新基因編輯技術(shù)(CRISPR-Cas9)的開發(fā)，極大促進(jìn)了昆蟲學(xué)的研究進(jìn)展。麗蠅蛹集金小蜂是研究昆蟲發(fā)育學(xué)、行為學(xué)、生態(tài)學(xué)以及遺傳進(jìn)化等的優(yōu)良模式材料，分子生物學(xué)前沿技術(shù)在金小蜂中的成功應(yīng)用對深入相關(guān)領(lǐng)域研究具有重要作用。隨著測序技術(shù)和生物信息學(xué)的發(fā)展，昆蟲基因組的研究與日俱增?；蚪M研究是了解生物的遺傳進(jìn)化、系統(tǒng)發(fā)育等的基礎(chǔ)，為從分子水平上利用生物的遺傳信息對生物進(jìn)行改造和應(yīng)用提供了客觀依據(jù)。昆蟲基因組學(xué)的研究提高了人們對種群遺傳學(xué)和進(jìn)化生態(tài)學(xué)的理解和認(rèn)識，促進(jìn)了對重要農(nóng)業(yè)害蟲的適應(yīng)和為害機(jī)制的研究，為害蟲綜合治理提供了新思路(葉恭銀等,2011;彭露等,2015)。2010年麗蠅蛹集金小蜂、吉氏金小蜂N.giraulti和長角金小蜂N.longicornis的基因組在《科學(xué)》雜志上發(fā)表(The Nasonia Genome Working,2010)。這意味著金小蜂研究“后基因組時代”的開始。麗蠅蛹集金小蜂作為遺傳研究的模式昆蟲，其基因組測序的完成，為從進(jìn)化遺傳水平對金小蜂遺傳重組、神經(jīng)傳遞、雜交不親和以及寄主選擇等遺傳機(jī)制的研究奠定了基礎(chǔ)(葉恭銀等,2011)。Rago等(2016)對麗蠅蛹集金小蜂的基因組進(jìn)行重新注釋，通過增加基因數(shù)量，減少缺失基因的數(shù)量，提供更全面的剪接和基因結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，極大地提高了麗蠅蛹集金小蜂基因組的注釋水平。改良后的基因組確定了與麗蠅蛹集金小蜂生物學(xué)相關(guān)的譜系特異性基因組特征，以及許多新基因，能更精確全面的認(rèn)識和了解金小蜂，并為其他寄生蜂的研究提供了參考。

蛋白質(zhì)組學(xué)是通過對蛋白質(zhì)進(jìn)行綜合分析，對蛋白功能做出精準(zhǔn)的闡述，近年來，蛋白質(zhì)組學(xué)在昆蟲研究中的應(yīng)用也越來越廣泛。目前，蛋白質(zhì)組學(xué)在麗蠅蛹集金小蜂上的應(yīng)用主要是利用該技術(shù)研究其毒液、共生菌以及與滯育相關(guān)的蛋白等研究(Wolschin and Gadau,2009;De Graafetal.,2010;Lietal.,2018)。例如，使用iTRAQ技術(shù)測序發(fā)現(xiàn)麗蠅蛹集金小蜂蛋白質(zhì)組共包含蛋白質(zhì)3 096個，通過GO功能富集和KEGG通路分析顯示這些蛋白主要參與了金小蜂各種代謝途徑、腦細(xì)胞的構(gòu)建和催化作用過程(Lietal.,2018)。代謝組學(xué)是在基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)之后發(fā)展起來的眾多組學(xué)中的一種，通過刺激生物體系后，分析其代謝產(chǎn)物的變化來研究生物體系的一門學(xué)科。Li等(2015)利用代謝組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)滯育金小蜂氨基酸和碳水化合物代謝途徑富集顯著，尤其是哌啶酸、脯氨酸和海藻糖高度積累，初步闡明了金小蜂滯育提高自身耐寒性的生理機(jī)制。

隨著分子技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，RNA干擾(RNAi)技術(shù)已成為基因組學(xué)的研究熱點(diǎn)，為基因功能的研究提供了高效方法(葉恭銀等,2011)。RNAi是雙鏈RNA誘導(dǎo)的抑制同源基因表達(dá)的技術(shù)，第一個用于RNAi的昆蟲是果蠅(Zamoreetal.,2000)。RNAi技術(shù)在麗蠅蛹集金小蜂中的應(yīng)用已有系統(tǒng)的方法，已在金小蜂胚胎基因、眼睛顏色以及生物鐘基因等研究中成功應(yīng)用(Lynch and Desplan,2006;Werren and Loehlin,2009;Mukai and Goto,2016)。相比成熟的RNAi技術(shù)，CRISPR/Cas9技術(shù)在麗蠅蛹集金小蜂中的應(yīng)用正處于起步階段。CRISPR/Cas9技術(shù)于2013年公布于眾，生物學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家們短時間內(nèi)便驗證了其可靠性(Congetal.,2013)。CRISPR/Cas9技術(shù)具有設(shè)計簡單、特異性強(qiáng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)，為基因組定性改造調(diào)控和應(yīng)用帶來了突破性革命，但該技術(shù)也存在脫靶和外源基因插入困難等一些問題，這些問題在一定程度上限制了該技術(shù)的應(yīng)用(楊明輝等,2018)。Li 等(2017)首次將CRISPR/Cas9技術(shù)應(yīng)用于麗蠅蛹集金小蜂，成功改變了金小蜂眼睛的顏色。CRISPR/Cas9技術(shù)在麗蠅蛹集金小蜂上的成功應(yīng)用，促進(jìn)了基因編輯技術(shù)在小型寄生蜂研究中的應(yīng)用，為深入開展寄生蜂的發(fā)育學(xué)、遺傳進(jìn)化等領(lǐng)域研究提供了方法指導(dǎo)。

3 麗蠅蛹集金小蜂的滯育

3.1 滯育誘導(dǎo)和解除

影響昆蟲滯育的主要因素包括遺傳，光周期、溫度、濕度、密度、食物等(Hodek,2002;Jiangetal.,2010)，除此之外，物理操作、激素和化學(xué)物質(zhì)等也能影響滯育的發(fā)生(Denlinger,2010)。在影響麗蠅蛹集金小蜂滯育誘導(dǎo)的因子中，短日照、低溫、寄主剝奪和年齡增長是主要因素(Deloofetal.,1979)。該蜂滯育的發(fā)生與環(huán)境中的溫度和光周期密切相關(guān)，早在1965年Saunders(1965)就發(fā)現(xiàn)低溫和短光照可以提高麗蠅蛹集金小蜂的子代滯育率，并且研究表明滯育誘導(dǎo)與母代誘導(dǎo)相關(guān)，雄性不參與確定其直系后代的滯育特征。母代的經(jīng)歷、基因型與環(huán)境相互作用對子代個體的表現(xiàn)型產(chǎn)生影響(Riskaetal.,1985)。外源營養(yǎng)物質(zhì)是溫光周期反應(yīng)的輔助因子，可以不同程度的影響昆蟲滯育誘導(dǎo)，如影響滯育率和耐寒性等(張禮生等,2014;任小云等,2016)，已有研究表明，添加脯氨酸可以顯著提高滯育金小蜂的耐寒性(Lietal.,2014 b)。

在麗蠅蛹集金小蜂中，保幼激素對滯育和非滯育幼蟲沒有影響，但是蛻皮甾醇可以解除滯育，而保幼激素會降低蛻皮甾醇解除滯育的效率(Deloofetal.,1979)。低溫可以打破滯育，麗蠅蛹集金小蜂在15℃的條件下處理數(shù)周就可以解除滯育，已有研究發(fā)現(xiàn)5℃處理10周可以使90%的幼蟲解除滯育，而2℃時效果更顯著(Schneidermanetal.,1958;Lietal.,2014)。滯育對麗蠅蛹集金小蜂的擴(kuò)繁和應(yīng)用具有重要意義，通過調(diào)控金小蜂滯育，可以延長產(chǎn)品貨架期和防控作用時間、提高抗逆性和繁殖力等(張禮生等,2014)。

3.2 滯育的生理特征

昆蟲在滯育期間體內(nèi)會發(fā)生一系列的生理生化變化來保障滯育個體在逆境中的生存和滯育解除后的發(fā)育(任小云等,2016)，主要表現(xiàn)為生長發(fā)育進(jìn)程停滯，昆蟲體內(nèi)含水量降低，代謝速率下降，碳水化合物、氨基酸和脂肪等營養(yǎng)和能量物質(zhì)的積累、抗逆性提高，以及特定基因及蛋白表達(dá)等(Hahn and Denlinger,2011;Lietal.,2014 b;Handetal.,2016;Reynolds 2017)。麗蠅蛹集金小蜂以老熟幼蟲進(jìn)行滯育(Saunders,1965;Paoluccietal.,2013)，滯育期長達(dá)2年之久(Lietal.,2014 b)，幼蟲在滯育期間的生理代謝特征與非滯育個體顯著不同。滯育金小蜂幼蟲的鮮重顯著高于非滯育幼蟲，但其含水量低，失水速率慢，過冷卻點(diǎn)下降。滯育個體的耐寒性顯著升高，且隨滯育深度增加，耐寒能力逐漸提高(Yoderetal.,1994;Lietal.,2014 b)。金小蜂在滯育期間顯著積累低溫保護(hù)物質(zhì)，如哌啶酸、脯氨酸和海藻糖等，氨基酸和碳水化合物等的含量也變化顯著，體內(nèi)多種代謝途徑被改變，能量代謝被顯著抑制，這些生理變化有助于提高滯育個體的耐寒性(Wolschin and Gadau,2009;Lietal.,2015)。除此之外，滯育寄主和寄主飼料添加脯氨酸、丙氨酸以及甘油也可以通過改變金小蜂的代謝圖譜提高金小蜂的耐寒性(Lietal.,2014 b;Lietal.,2015)。Ko?tál等(2016)的研究也表明，高濃度脯氨酸和精氨酸會提高耐寒性，并認(rèn)為耐寒性提高的可能機(jī)制為：(1)脯氨酸可能與海藻糖結(jié)合，減少蛋白質(zhì)的部分變性，防止暴露在熱脅迫下及在冷凍前或冰凍脫水期間的幼蟲細(xì)胞膜的融合；(2)在氨基化合物中，精氨酸和脯氨酸形成超分子聚合物的能力異常，它們可能結(jié)合部分未折疊的蛋白質(zhì)，并抑制其在凍干狀態(tài)下的聚集。

3.3 滯育的分子調(diào)控機(jī)制

目前，昆蟲滯育的分子調(diào)控一直是滯育研究領(lǐng)域的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，隨著多種組學(xué)技術(shù)、RNA干擾技術(shù)以及基因編輯技術(shù)(如CRISPR/Cas9)等在金小蜂中的成功應(yīng)用(The Nasonia Genome Working,2010;Ragoetal.,2016;Lietal.,2017)，金小蜂滯育的激素調(diào)控、分子調(diào)控機(jī)制等也得到深入研究，研究人員從基因、蛋白、代謝、細(xì)胞水平上分別闡釋了與滯育相關(guān)的代謝物、激素、蛋白及基因的功能和作用機(jī)制等，這為全面理解滯育的分子機(jī)理提供了參考。Paolucci等人通過對麗蠅蛹集金小蜂進(jìn)行QTL分析，發(fā)現(xiàn)1號和5號染色體上的染色體基因組區(qū)域與光周期誘導(dǎo)滯育相關(guān)，并證實光周期在金小蜂的滯育中有重要影響(Paoluccietal.,2016)。在對生物鐘基因(per)的研究中發(fā)現(xiàn)，RNA干擾per基因會破壞金小蜂對光周期的感應(yīng)從而使雌性在低溫條件下產(chǎn)下滯育后代(Mukai and Goto,2016)。

DNA甲基化是一種不改變DNA堿基基本結(jié)構(gòu)的化學(xué)修飾，在DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶的催化下形成甲基胞嘧啶。DNA甲基化參與基因的表達(dá)調(diào)控，可影響到生物體許多重要的生理生化過程。麗蠅蛹集金小蜂含有3 類DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶，分別是3種Dnmt 1、1種Dnmt 2和1種Dnmt 3 (Glastadetal.,2011;陳瑋等,2015)。最新研究表明，通過干擾Dnmt1a基因阻斷DNA甲基化可使金小蜂在長光照下產(chǎn)生滯育后代，雖然DNA甲基化在麗蠅蛹集金小蜂中的功能和進(jìn)化已有研究(Wangetal.,2013)，但這是DNA甲基化在昆蟲光周期定時作用中的首次報道(Pegoraroetal.,2016)。

利用鳥槍法對麗蠅蛹集金小蜂進(jìn)行蛋白質(zhì)組分析，發(fā)現(xiàn)該蜂的滯育不僅受到蛋白質(zhì)(熱休克蛋白和貯藏蛋白等)合成和降解的影響，而且很大程度上依賴于其他生理生化途徑(Wolschin and Gadau,2009)。對麗蠅蛹集金小蜂代謝組的研究結(jié)果表明，滯育和非滯育金小蜂的代謝圖譜表現(xiàn)出明顯的不同，38條代謝途徑中有22條因為金小蜂的滯育發(fā)生顯著改變，其中，氨基酸代謝、三羧酸循環(huán)、糖酵解/糖異生途徑、丙酮酸代謝、戊糖磷酸途徑以及脂類代謝途徑等在滯育個體中顯著富集，并且隨著滯育深度增加，代謝圖譜呈動態(tài)變化(Lietal.,2015)。

在細(xì)胞水平上，滯育和非滯育的麗蠅蛹集金小蜂也具有顯著差異。分別在正常發(fā)育條件(L ∶D=16 ∶8、20.0℃)和滯育誘導(dǎo)條件(L ∶D=12 ∶12、20.0℃)下飼養(yǎng)獲得正常發(fā)育金小蜂和滯育金小蜂，在第10天時，金小蜂非滯育幼蟲化蛹而滯育幼蟲保持在末齡幼蟲狀態(tài)，此時滯育和非滯育幼蟲的細(xì)胞分裂周期G0 / G1期、S期和G2 / M期細(xì)胞比例顯著不同(Shimizuetal.,2016)。早在1958和1965年就有科學(xué)家推論，金小蜂的滯育與大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控有關(guān)(Schneiderman and Horwitz,1958;Saunders,1965)，Shimizu等(2016)的研究首次發(fā)現(xiàn)麗蠅蛹集金小蜂進(jìn)入滯育后，中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞周期的S部分消失，并且大約80%和20%的細(xì)胞分別在停滯在細(xì)胞周期的G0 / G1期和G2期，進(jìn)一步對基因調(diào)控進(jìn)行研究分析發(fā)現(xiàn)滯育幼蟲的細(xì)胞周期調(diào)節(jié)基因和管家基因均下調(diào)，這也對應(yīng)了細(xì)胞分裂周期在滯育和非滯育幼蟲中的不同變化，揭示了細(xì)胞周期停滯的分子機(jī)制。

4 小結(jié)

麗蠅蛹集金小蜂作為一種模式昆蟲，在研究昆蟲發(fā)育、行為、遺傳進(jìn)化及共生菌等領(lǐng)域具有重要作用。同時金小蜂作為一類防治蠅類害蟲效果顯著的天敵昆蟲，在生物防治中也具有重要的利用價值。目前，麗蠅蛹集金小蜂的遺傳進(jìn)化、系統(tǒng)發(fā)育學(xué)等已有深入研究，但對其滯育的研究尚不深入。因此，繼續(xù)開展金小蜂滯育的系統(tǒng)研究，利用多組學(xué)聯(lián)合分析方法、CRISPR/Cas9技術(shù)等，從組學(xué)水平上綜合研究金小蜂的滯育機(jī)理，解析滯育關(guān)聯(lián)基因和蛋白的功能，分析滯育關(guān)鍵代謝物的作用，闡明滯育的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、激素調(diào)控及分子調(diào)控機(jī)制等，對揭示昆蟲的滯育機(jī)理，明確昆蟲對環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制具有重要的理論意義。此外，金小蜂滯育研究的深入開展，也將為寄生蜂的大規(guī)模飼養(yǎng)、儲存和應(yīng)用等提供參考，提高寄生蜂在生物防治中的應(yīng)用效果。