关键词:
拟黑多刺蚁
焦亚硫酸钠
甘氨酸
成虫发育
mRNA表达
摘要:
焦亚硫酸钠和甘氨酸是人们生活中常见的两种食品添加剂。焦亚硫酸钠可作为防腐剂及抗氧化剂广泛应用于食品工业中,例如蜜饯、饼干及糖果类生产。甘氨酸作为食品调味剂及甜味剂等方面使用。有研究表明:焦亚硫酸钠具有一定的细胞毒性和基因毒性,它不仅可导致人血淋巴细胞染色体畸变(Chromosomal aberration,CA)和姊妹染色单体互换(Sister chromatid exchange,SCE),并且对神经系统也具有一定的损伤,也可导致小鼠肾脏和肝脏中脂质过氧化水平升高。目前,国内外学者对焦亚硫酸钠毒理学方面的研究多集中于小鼠的肝、肾、神经元等产生的毒性作用,而对于社会性昆虫拟黑多刺蚁影响方面的研究未见有过报道。甘氨酸是中枢神经系统中介导快速抑制性神经传导的主要元件之一,它在兴奋性神经中具有损伤作用。有研究表明甘氨酸溶液能够减少东方果蝇和红火蚁的觅食行为、挖掘行为等。它不仅可以降低昆虫的攀爬能力,还会影响行为模式持续的时间和频率,例如飞行、行走、梳理毛发等活动。因此,甘氨酸对昆虫具有潜在的毒性。关于甘氨酸对社会性昆虫拟黑多刺蚁影响方面的研究未见有过报道。雌激素相关受体(Estrogen-related receptor,ERR)属于核受体超家族第三亚家族成员,迄今为止还未找到其天然配体,因而,它是一种孤儿核受体,其结构和雌激素受体(Estrogen receptor,ER)非常相似,具有同源性。研究表明ERR与ER二者共同调节着哺乳动物的多种生命活动,同时在昆虫生长发育以及协调其正常新陈代谢过程中起着重要的作用。蜕皮激素受体(Ecdysteroid receptor,EcR)属于核受体超家族第一亚族成员,它的配体是蜕皮激素(Ecdysteroid hormones,EH)是目前昆虫中唯一一个已知配体的核受体。在昆虫生长发育的生命活动中,蜕皮激素对昆虫的蜕皮和变态等一系列重要的生命活动具有严格的调控,蜕皮激素和超气门蛋白(Ultraspiracle,USP)组成的二聚体是蜕皮激素的作用标靶,通过一系列转录因子的联合作用,共同完成昆虫的生长、发育以及繁殖等生命活动。谷氨酰胺合成酶(Glutamine Synthetase,Gins)是生物体内绝大多数细胞中广泛存在的一种酶,在生物体内特异地催化谷氨酸生成谷氨酰胺,是谷氨酸代谢的关键酶。在生物体内主要参与调节细胞生长、能量代谢、蛋白质与核酸合成以及免疫应答等生命活动。同时该酶也参与维持机体正常的神经传递,以及受损神经的修复,该酶变异将导致多种神经认知疾病的发生,对昆虫的生长发育起着重要的作用。拟黑多刺蚁(Polyhachis vicina Roger)是一类营群居性生活的典型的社会性昆虫,具有明显的品级分化特点,属于完全变态昆虫,生命周期经历卵、幼虫、蛹、成虫四个发育阶段,其成虫根据外部形态、生活习性以及社会分工的不同可分为工蚁、雄蚁和雌蚁三个不同的品级。拟黑多刺蚁(***)同时也是国家卫生部指定的唯一药食兼用型蚂蚁,具有发育周期短且容易饲养等诸多优点,是研究社会性昆虫生长发育以及基因表达调控的良好材料。本实验以拟黑多刺蚁(***)为实验材料,观察经焦亚硫酸钠和甘氨酸处理后对该昆虫不同品级成虫体重、死亡率及外形变化的影响,采用实时荧光定量技术(qRT-PCR)从mRNA水平检测经两种食品添加剂焦亚硫酸钠和甘氨酸处理后不同品级成虫体内PvEcR、PvERR、PvCREB、PvGins、PvUSP在mRNA水平的表达变化,从而推测这两种食品添加剂对拟黑多刺蚁成虫发育可能会产生的影响。为了证实食品添加剂对拟黑多刺蚁不同品级成虫体内所检测基因的干扰效率,我们采用RNA干扰技术(RNA interference,RNAi)分别干扰PvERR和PvGins基因,再通过实时荧光定量技术(qRT-PCR)分别检测PvERR和PvGins被干扰后,PvEcR、PvERR、PvGins在不同品级中的表达情况;统计PvERR和PvGins干扰后虫体体重、死亡率及外形的变化,并与前面两种食品添加剂对虫体的干扰结果进行比较,证实这两种食品添加剂对拟黑多刺蚁成虫危害的程度。此外,从mRNA水平进一步分析PvEcR、PvERR、PvGins三者之间的关系,进而推测PvEcR、PvERR及PvGins基因对拟黑多刺蚁成虫发育的影响。其研究结果如下:1.饲喂焦亚硫酸钠溶液处理拟黑多刺蚁不同品级成虫。与对照组相比,通过对不同品级体重的分析,处理组不同品级虫体的体重都有所下降,但没有显著性差异。与对照组相比,处理组雄蚁存活率最低,工蚁次之,雌蚁最高。与对照组相比,处理组部分雄蚁出现残翅及断翅,工蚁和雌蚁的外形基本没有变化。经qRT-PCR技术检测发现,与对照组相比,处理组不同品级虫体的PvEcR、PvER