日本研究人員發現白蟻兵蟻的分化基因

日本富山大學與日本基礎生物學研究所共同發現了決定白蟻兵蟻分化的基因。研發小組利用新一代DNA測序儀（大規模鹼基序列解讀裝置）進行全面解析，探索了在兵蟻分化初期發揮作用的基因。結果發現，在分化成兵蟻的個體中，名為脂質運載蛋白的轉運蛋白基因高度表達。進行機制解析後確認，這種基因經由被蟻后餵食營養物質後分化成兵蟻。

白蟻正常以一夫一妻制的形式築穴，蟻后一個月約產卵10~20個。產卵後的一段時間內，蟻后與蟻王共同養育蟲卵（圖1）。

圖1：內華達古白蟻的生殖蟲（蟻后和蟻王）。

蟲卵正常生長到第三齡以上就會變成工蟻，在蟻穴內從事各種各樣的工作。研究發現，在棲息於西日本地區部分山林中的內華達古白蟻的初始蟻穴中，發育最快的三齡個體（第一代幼蟲）被蟻后和蟻王高頻率餵食腸內分泌物後，經過名為 「前兵蟻」 的中間階段，分化成兵蟻（圖2）。而比第一代幼蟲小的個體（第二代以後的幼蟲）被蟻后和蟻王餵食腸內分泌物的頻率較低，需很久才會蛻皮成為四齡個體。

圖2：初始蟻穴的第一代幼蟲（最早成為三齡的個體）和第二代幼蟲（其次成為三齡的個體）的生長命運。

在本次研究中，為通過社會行為明確兵蟻分化的機制，研發小組利用日本基礎生物學研究所的共用設備新一代DNA測序儀，全面比較了在第一代和第二代幼蟲的發育初期表達的基因群。結果在第一代幼蟲體內發現了高度表達的基因。

該基因編碼了脂質運載蛋白，這種蛋白具備轉運費洛蒙等水溶性較差的物質的功能。研發小組利用基因資料庫調查發現，基本上任何一種昆蟲都攜帶這種基因。不過，對各類昆蟲攜帶的基因進行比較發現，白蟻和隱尾蠊（最接近白蟻的一種蟑螂）的基因序列有特點地發生了變化。

研發小組調查該基因編碼的脂質運載蛋白的定位發現，它存在於第一代幼蟲的腸上皮細胞中。另外，利用名為RNA干擾的方法，在第一代幼蟲身上抑制了該基因的功能，結果第一代幼蟲一半以上都蛻皮成為工蟻，兵蟻的分化率明顯減少（圖2）。研發小組利用拍攝的視頻觀察了這一時期的幼蟲的行動，發現蛻皮成為工蟻的第一代幼蟲被蟻后餵食腸內分泌物的頻率明顯減少（圖3）。

圖3：蟻后向第一代幼蟲餵食腸內容物的行動觀察示例。

文 客觀日本編輯部

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！