白蚁巢群中拟工蚁生殖蚁的来源、生殖力和遗传结构特征

来源：昆虫科学

作为重要的城市和农业害虫，白蚁的巢群形成机制研究具有重要意义。目前普遍认为白蚁通过初级生殖蚁（primary reproductives）在婚飞季节构建新的蚁巢。但在部分白蚁种类中，发现在初级生殖蚁缺失的情况下，次级生殖蚁（secondary reproductives）可能发挥补充繁殖的替代作用，进而延续巢群的寿命。然而，次级生殖蚁的相关研究非常匮乏，尤其是在遗传结构方面。本研究针对新热带区的象白蚁属（Nasutitermes）白蚁Nasutitermes aquilinus的次级生殖蚁——拟工蚁生殖蚁（ergatoid reproductives）——开展了溯源、生殖特征和遗传特征研究，调查并分析了拟工蚁生殖蚁的来源和蚁群的遗传结构。

研究首先测定了来自12个蚁巢的208只无翅蚁个体的12个形态学特征，通过主成分分析(principal component analysis)将其划分为10个群，从中划分出拟工蚁生殖蚁，并进一步明确其由major workers经过两次蜕皮发育形成（经过过渡时期preneotenic stage），与major workers关键形态学差异为复眼、翅芽、膨大的腹部，且组织学检测表明其皆形成了卵细胞和滤泡结构、受精囊中皆有无鞭毛的精子、以及极度膨大的脂肪体（royal fat body），说明其与初级生殖蚁一样具有正常的生殖能力。

进一步通过221只白蚁个体微卫星位点序列的基因型分析和43只拟工蚁生殖蚁的线粒体COI序列的单倍型分析，发现N. aquilinu的73%的巢群为单一家系（simple families，仅由一对初级生殖蚁产生所有后代），剩余27%为扩张家系（extended families，由初级生殖蚁及其产生的次级生殖蚁共同产生后代），无混合家系（mixed families，由无亲缘关系的多对生殖蚁共同产生后代）；而且巢群内和巢群间的同系繁殖率（inbreeding rates）很低。

本研究首次通过形态学和分子遗传学分析揭示了由拟工蚁生殖蚁影响的白蚁巢群遗传结构，这有利于我们深入理解次级生殖蚁在白蚁巢群构建、扩张和维持中的重要角色。未来仍需要进一步分析拟工蚁生殖蚁的交配行为对巢群扩张和寿命的长期影响。

Fig. 1 (A) Arboreal nest of Nasutitermes aquilinus. (B) Ergatoid females (ef) and major workers (Mw).

Fig. 3 Developmental pathway of the apterous line of Nasutitermes aquilinus. Male and female larvae 1 (L1) hatch from the egg and molt to larvae 2 (L2). Male L2 may molt to either a minor presoldier or a minor worker 1. Minor presoldiers molt to minor soldiers, whereas minor worker 1 molts to either another minor worker instar or major presoldiers. Female L2 molt to major worker, which may molt to either another major worker or to a preergatoid. This preneotenic stage molts to an ergatoid form.

原文信息:

da Silva, I. B., Haifig, I., Vargo, E. L., Casarin, F. E., da Mota, M. L., Lima, J. T. and Costa-Leonardo, A. M. (2020) Ergatoid reproductives in the Neotropical termite Nasutitermes aquilinus (Holmgren) (Blattaria: Isoptera: Termitidae): developmental origin, fecundity, and genetics. Insect Science, 27(6), 1322–1333.

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