来自中国肇庆华大基因研究院以及美、德等国的研究人员日前联合完成了首个白蚁基因组测序和分析工作。该成果在揭示白蚁复杂社会性的分子基础方面获得新发现,并于5月20日在《自然—通讯》杂志上在线发表。
肇庆白蚁防治公司说,与蚂蚁和蜜蜂一样,白蚁也是社会性昆虫的一员。在白蚁的社会等级和生殖分工中,仅有少数的个体(称作蚁后和蚁王)拥有生殖能力,其它个体(工蚁和兵蚁)则从事觅食、保育或者防御等非生殖类的工作。社会性的群体生活使得白蚁更好地适应环境并成为了生态系统中的重要物种。作为主要的腐生生物,白蚁在维护生态多样性方面发挥了举足轻重的作用,尤其是在热带栖息地。另一方面,白蚁也是破坏人类建筑物的主要害虫,每年在全球范围内因白蚁危害造成的损失及用于预防的费用高达400亿美元。虽然白蚁与蚂蚁、蜜蜂具有很多相似的地方,但蚂蚁和蜜蜂属于膜翅目,并且拥有独特的单倍二倍性的性别决定机制,而白蚁属于跟膜翅目亲缘关系很远的等翅目。相比于膜翅目社会性昆虫,白蚁表现出一些不同的社会性特征。例如,白蚁的蚁王具有长久的生殖能力,并且和蚁后拥有同等的特殊地位,而在膜翅目社会性昆虫中没有蚁王。因此,白蚁在研究社会性进化方面具有重要价值。
据了解,此次研究的主要成果之一是发现白蚁基因组中4个与精子形成相关的基因家族发生显著扩增。转录组数据分析也表明,这些基因在可育的雄性生殖蚁中是上调表达的。该成果为从分子层面解释白蚁和膜翅目社会性昆虫的生殖差异提供了思路。
通过与其他社会性昆虫基因组进行比较分析,研究人员还发现,一些在膜翅目社会性昆虫中参与等级分化和生殖分工的基因家族(如卵黄蛋白原基因家族、细胞色素P450基因家族、昆虫存储蛋白基因),在白蚁中也表现出相似的特性。这表明一些调控机制在两类社会性昆虫中发生了趋同进化。