彭晨星 吳松原 童曉玲 代方銀

(家蠶基因組生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部蠶桑生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西南大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院，重慶400716)

昆蟲(chóng)卵子發(fā)生及其研究進(jìn)展

彭晨星 吳松原 童曉玲 代方銀

(家蠶基因組生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部蠶桑生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西南大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院，重慶400716)

強(qiáng)大的生殖能力是昆蟲(chóng)繁衍生息的重要基礎(chǔ)，卵子發(fā)生作為昆蟲(chóng)生殖的重要環(huán)節(jié)，一直是發(fā)育生物學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。卵子發(fā)生不僅為后期胚胎發(fā)育提供重要基礎(chǔ)，同時(shí)伴隨著復(fù)雜的細(xì)胞活動(dòng)，被作為研究細(xì)胞生物學(xué)等過(guò)程的模型。本文概述了昆蟲(chóng)卵子發(fā)生過(guò)程、功能及卵子發(fā)生的調(diào)控因素，這能為進(jìn)一步理解昆蟲(chóng)生殖及胚胎發(fā)育提供參考，也對(duì)經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)的繁衍或害蟲(chóng)的防治研究具有參考價(jià)值。

昆蟲(chóng)；卵子發(fā)生；發(fā)育；調(diào)控因素

強(qiáng)大的繁殖能力和多樣的生殖方式是昆蟲(chóng)能發(fā)展成為動(dòng)物界種類(lèi)最多、數(shù)量最大類(lèi)群的重要因素之一。兩性卵生作為昆蟲(chóng)最為常見(jiàn)的生殖方式，其生殖生理過(guò)程的調(diào)控機(jī)制受到研究者的廣泛關(guān)注。兩性卵生昆蟲(chóng)生殖生理過(guò)程包括性別分化形成雌雄各異的性腺與生殖系統(tǒng)、精子與卵子的發(fā)生、進(jìn)行交配受精等復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程。而其中卵子發(fā)生尤為受到人們的密切關(guān)注，這一方面是由于卵子發(fā)生能產(chǎn)生大量的配子為種群延續(xù)提供重要的基礎(chǔ)，另一方面是由于卵子發(fā)生過(guò)程中復(fù)雜的細(xì)胞形態(tài)的變化能被廣泛用于各類(lèi)細(xì)胞生物學(xué)的研究。

昆蟲(chóng)卵子形成發(fā)生于卵巢中，其過(guò)程為：首先，卵巢中的原始生殖細(xì)胞進(jìn)行增殖并分化形成卵母細(xì)胞與滋養(yǎng)細(xì)胞，而后體細(xì)胞形成的濾泡細(xì)胞包裹卵母細(xì)胞和滋養(yǎng)細(xì)胞形成卵室；卵室在生長(zhǎng)過(guò)程中濾泡細(xì)胞進(jìn)行增殖與分化形成多種細(xì)胞類(lèi)型，它們進(jìn)一步經(jīng)歷增殖與分化、形態(tài)改變、位置遷移、信息和能量交流等過(guò)程后，卵室最終發(fā)育成為成熟的卵子。

卵子發(fā)生是一個(gè)復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程，隨著現(xiàn)代生物學(xué)的飛速發(fā)展，基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、生物信息學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等領(lǐng)域的長(zhǎng)足進(jìn)步，卵子發(fā)生過(guò)程中越來(lái)越多的調(diào)控因子被解析，卵子發(fā)生的研究取得了顯著的進(jìn)步。本文系統(tǒng)闡述了昆蟲(chóng)卵子發(fā)生過(guò)程以及近幾年來(lái)對(duì)卵子發(fā)生的調(diào)控研究所取得的進(jìn)展，這能為進(jìn)一步理解昆蟲(chóng)生殖及胚胎發(fā)育提供參考，同時(shí)也能為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)的繁衍或害蟲(chóng)的防治提供線(xiàn)索。

1 卵子發(fā)生

卵子發(fā)生過(guò)程起始于幼蟲(chóng)階段，在胚胎晚期性腺分化之后，原始生殖細(xì)胞(Primordial germ cells, PGC)和體細(xì)胞性腺前體細(xì)胞(Somatic gonadal precursors, SGPs)首先會(huì)經(jīng)歷幾輪細(xì)胞分裂進(jìn)而發(fā)育形成卵巢[1-3]。卵巢由多個(gè)卵巢管組成(果蠅中通常為15-20個(gè)，家蠶通常由8個(gè)組成)，每個(gè)卵巢管從尖端到遠(yuǎn)端被分為三個(gè)部分，分別為端絲(Terminal filament, TF)、原卵區(qū)(Germarium, GE)和卵黃區(qū)(Vitellarium)。端絲和原卵區(qū)是最先形成的部位，最前部體細(xì)胞群形成卵巢管的端絲，原卵區(qū)的帽細(xì)胞(Cap cells)緊靠著端絲與其構(gòu)成了生殖干細(xì)胞(Germline stem cell, GSC)的微環(huán)境[4]。

1.1卵室的形成

卵室的形成起始于卵巢管中的原卵區(qū)。原卵區(qū)中還包括了帽細(xì)胞、柄細(xì)胞(Stalk cells)、護(hù)送細(xì)胞(Escort cells, EC)、生殖干細(xì)胞和其后期分化形成的各類(lèi)型細(xì)胞。與帽細(xì)胞黏著連接(E-cadherin)的生殖干細(xì)胞被體細(xì)胞形成的護(hù)送細(xì)胞包圍著，處于微環(huán)境中的生殖干細(xì)胞會(huì)分化形成包囊干細(xì)胞(Cystoblast, CYB)，并經(jīng)由不完全胞質(zhì)分裂同步分裂四次形成16個(gè)連通的包囊細(xì)胞復(fù)合體(16-cell cyst)，其中一個(gè)細(xì)胞會(huì)發(fā)育成卵母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂，而其他15個(gè)細(xì)胞成為滋養(yǎng)細(xì)胞(Nurse cells, NC)，供給卵母細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)。此時(shí)，體細(xì)胞濾泡干細(xì)胞(Somatic stem cells, SSC)進(jìn)行分化增殖形成濾泡細(xì)胞(Follicle cells, FC)包圍從原卵區(qū)出芽的16-cell cyst，形成卵室并移動(dòng)到卵黃區(qū)，而卵室之間通過(guò)濾泡細(xì)胞分化形成的柄細(xì)胞進(jìn)行連接(圖1)[4]。

CC，帽細(xì)胞；CYB，胞囊干細(xì)胞；CYC，胞囊細(xì)胞；DPGC，生殖干細(xì)胞的分化前體；EC，護(hù)送細(xì)胞；FC，濾泡細(xì)胞；GE，原卵區(qū)；GSC，生殖干細(xì)胞；NC，滋養(yǎng)細(xì)胞；OO，卵母細(xì)胞；SSC，體細(xì)胞干細(xì)胞；TF，端絲。

圖1果蠅卵巢端絲和原卵區(qū)[4]

1.2卵室的成熟發(fā)育

雙翅目的黑腹果蠅(Drosophilamelanogaster)是重要的模式昆蟲(chóng)，其被廣泛用以研究昆蟲(chóng)的各種生物學(xué)問(wèn)題。果蠅卵子發(fā)生的研究亦較為成熟，在此我們以果蠅為例對(duì)卵子發(fā)生進(jìn)行介紹。

果蠅卵室的發(fā)育按照濾泡細(xì)胞的形態(tài)特征被分為14個(gè)時(shí)期，在原卵區(qū)形成第1時(shí)期的卵室。從第1時(shí)期到第6時(shí)期，滋養(yǎng)細(xì)胞都進(jìn)行核內(nèi)周期(Endocycle)以增加其多倍體數(shù)，而濾泡細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂增殖以包圍不斷生長(zhǎng)的卵母細(xì)胞。至第7時(shí)期，Notch信號(hào)通路觸發(fā)上皮層的濾泡細(xì)胞開(kāi)始進(jìn)行核內(nèi)周期增殖，分化形成四種不同形態(tài)的濾泡細(xì)胞(Stretched、Centripetal、Posterior和Main body follicle cells)、邊界細(xì)胞(Border cell, BC)和極細(xì)胞(Polar cell, PC)[5]，這幾種細(xì)胞在成熟卵的形態(tài)構(gòu)建(背呼吸器、卵孔等結(jié)構(gòu))、卵的極性和胚胎形成等過(guò)程中起到非常關(guān)鍵的作用(圖2)。

濾泡細(xì)胞在第8時(shí)期形成立方上皮細(xì)胞，等到了第9時(shí)期開(kāi)始進(jìn)行一系列的遷移，其中約6-10個(gè)最前端的濾泡細(xì)胞形成邊界細(xì)胞，穿過(guò)滋養(yǎng)細(xì)胞到達(dá)卵母細(xì)胞的前端，并在第14時(shí)期退化形成卵的卵孔(Micropyle)結(jié)構(gòu)；其他約50個(gè)前端細(xì)胞，被稱(chēng)作Stretched細(xì)胞，形成扁平的濾泡細(xì)胞覆蓋在滋養(yǎng)細(xì)胞上；大多數(shù)的濾泡細(xì)胞變形為柱狀圍繞在卵室，在第10B時(shí)期，濾泡細(xì)胞像中心移動(dòng)覆蓋住了處于前端的卵母細(xì)胞。當(dāng)滋養(yǎng)細(xì)胞在第10B到14時(shí)期通過(guò)環(huán)管(Ring canals)將mRNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等物質(zhì)完全轉(zhuǎn)移給卵母細(xì)胞后進(jìn)行細(xì)胞凋亡，濾泡細(xì)胞也在第14時(shí)期完成卵殼構(gòu)建并形成背附屬物(Dorsal appendages)和鰓蓋(Operculum)等結(jié)構(gòu)后進(jìn)行細(xì)胞凋亡(圖3)[5-7]。

圖2 第10B時(shí)期的卵室中不同類(lèi)型細(xì)胞示意圖[5]

生殖細(xì)胞(綠色)用anticasa抗體染色；微環(huán)境和濾泡細(xì)胞膜(紅色)用anti-Hts和anti-LamC染色；細(xì)胞核使用DAPI進(jìn)行染色。fc，濾泡細(xì)胞；nc，滋養(yǎng)細(xì)胞；oo，卵母細(xì)胞。

圖3卵室發(fā)育時(shí)期圖[8]

卵的極性是由濾泡細(xì)胞中特化形成的一類(lèi)極細(xì)胞所調(diào)控的，其處于卵室的兩端，在細(xì)胞遷移過(guò)程中隨著邊界細(xì)胞遷移至滋養(yǎng)細(xì)胞與卵母細(xì)胞的交界處，對(duì)胚胎前后軸Anterior/posterior axis(A/P axis)的形成至關(guān)重要[7]。

2 卵子發(fā)生的重要功能

卵子發(fā)生為后期的胚胎發(fā)育提供了重要基礎(chǔ)，其主要具有以下三個(gè)方面的功能：其一，卵室進(jìn)行形態(tài)構(gòu)建形成的卵子為胚胎發(fā)育提供了場(chǎng)所[9-10]；其二，卵母細(xì)胞吸收并儲(chǔ)存的卵黃蛋白(Yolk protein, YP)為受精后胚胎發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；其三，卵母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂形成雌原核為受精提供了配子。

昆蟲(chóng)卵室在構(gòu)建過(guò)程中不僅形成了堅(jiān)固的卵殼以保護(hù)胚胎的發(fā)育，同時(shí)也形成了用于呼吸作用背附屬物或氣孔、用于幼蟲(chóng)孵化出口的鰓蓋和用于精子進(jìn)入的卵孔等結(jié)構(gòu)[9，11]。卵子在發(fā)生過(guò)程中卵室構(gòu)建形成了，已經(jīng)鑒定了JAK/STAT、Notch、Gurken-EGFR、Insulin、Hippo和Wnt/Wingless等信號(hào)通路能獨(dú)立或共同的調(diào)控卵室內(nèi)各細(xì)胞的形成或遷移等過(guò)程，調(diào)控卵室形態(tài)的構(gòu)建過(guò)程[12-15]。

昆蟲(chóng)卵成熟的過(guò)程也是卵母細(xì)胞吸收卵黃原蛋白(Vitellogenin, Vg)合成卵黃蛋白儲(chǔ)存營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)程，故亦可將卵子發(fā)生過(guò)程分為卵黃形成前期(Previtellogenesis)、卵黃形成(Vitellogenesis)和絨毛膜形成/卵殼形成(Choriogenesis)這三個(gè)過(guò)程。卵黃原蛋白是昆蟲(chóng)體內(nèi)最為豐富的卵黃蛋白前體，其主要是在激素的調(diào)控下在脂肪體中合成，釋放至血淋巴中，分別通過(guò)卵黃原蛋白受體(Vitellogenin receptor, VgR)和卵黃蛋白受體(Yolk protein receptor, YPR)介導(dǎo)的胞吞作用與內(nèi)吞作用被卵母細(xì)胞所吸收[16-17]。卵黃原蛋白及卵黃蛋白的合成與轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)于卵巢激活、卵黃發(fā)生和卵子形成密切相關(guān)，研究者們相繼鑒定了飛蝗(Locustamigratoria)[18]、埃及伊蚊(Aedesaegypti)[19]、紅火蟻(Solenopsisinvicta)[20]、家蠶(Bombyxmori)[21]和褐飛虱(Nilaparvatalugens)[22]等30多個(gè)物種的卵黃原蛋白受體蛋白VgR。

卵子發(fā)生另一重要的功能就是產(chǎn)生功能性的配子。卵子發(fā)生早期，同源染色體進(jìn)行聯(lián)會(huì)(Synaptonemal complex，SC)并發(fā)生減數(shù)分裂重組形成核小體，處于減數(shù)分裂第一時(shí)期的卵母細(xì)胞會(huì)一直延續(xù)這個(gè)狀態(tài)到卵子成熟。待產(chǎn)卵后，卵母細(xì)胞減數(shù)分裂重新被啟動(dòng)形成一個(gè)雌核和三個(gè)極體(Polar-body)[23]。

3 昆蟲(chóng)卵子發(fā)生的調(diào)控因素

昆蟲(chóng)卵子發(fā)生過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的發(fā)育過(guò)程，其受到了蛻皮激素、保幼激素、各類(lèi)信號(hào)通路和轉(zhuǎn)錄因子等一系列因素的共同調(diào)控。

3.1激素與卵子的發(fā)生

蛻皮激素信號(hào)調(diào)控卵子發(fā)生的過(guò)程分為兩個(gè)階段：第一階段，在卵子發(fā)生早期的原卵區(qū)對(duì)于Niche細(xì)胞的形成、濾泡細(xì)胞的分化、生殖干細(xì)胞(GSC)的維持和包囊細(xì)胞復(fù)合體(Cyst)細(xì)胞分化中起到作用。由蛻皮激素受體EcR/Usp傳導(dǎo)的蛻皮激素信號(hào)通路會(huì)在果蠅幼蟲(chóng)3齡早期和3齡晚期分別抑制和激活下游的轉(zhuǎn)錄因子Broad-Complex(BR-C)的表達(dá)，進(jìn)而在3齡早期先抑制，而在3齡晚期激活Niche的形成和原始生殖細(xì)胞(PGC)的分化，促使原卵區(qū)形成足夠的Niche和干細(xì)胞前體(DPGC)。進(jìn)一步，蛻皮激素信號(hào)能通過(guò)調(diào)控E78(Ecdysone-inducedprotein78)和BR-C影響GSC的數(shù)量。第二階段，在卵子發(fā)生中期，蛻皮激素對(duì)于卵子發(fā)育關(guān)鍵時(shí)期濾泡細(xì)胞的命運(yùn)、卵黃原蛋白的累積和邊界細(xì)胞的遷移至關(guān)重要。蛻皮激素信號(hào)中BR-C能響應(yīng)營(yíng)養(yǎng)信號(hào)從而調(diào)控蛻皮激素響應(yīng)基因E75A和E75B的表達(dá)從而調(diào)控卵子發(fā)育第8時(shí)期濾泡細(xì)胞是進(jìn)行凋亡還是繼續(xù)發(fā)育進(jìn)行卵黃生成和卵成熟的過(guò)程。在營(yíng)養(yǎng)充足的情況下蛻皮激素信號(hào)調(diào)控E75B進(jìn)行表達(dá)，促進(jìn)第8時(shí)期的濾泡細(xì)胞進(jìn)行卵黃生成和卵成熟；反之，在饑餓的條件下蛻皮激素會(huì)誘導(dǎo)E75A的表達(dá)，從而誘導(dǎo)濾泡細(xì)胞凋亡。蛻皮激素影響邊界細(xì)胞遷移的過(guò)程需要Taiman(輔助激活劑，蛻皮激素受體復(fù)合物)和Abrupt(BTB/ZF轉(zhuǎn)錄因子，作為蛻皮激素信號(hào)抑制因子在濾泡細(xì)胞中表達(dá))、E74、E75或BR-C等因子的共同參與。極細(xì)胞中JAK/STAT信號(hào)和蛻皮激素信號(hào)均能降低Abrupt的含量，低濃度的Abrupt又進(jìn)一步激活蛻皮激素的表達(dá)豐度上調(diào)，高濃度的蛻皮激素信號(hào)又會(huì)激活邊界細(xì)胞遷移起始(圖4)[4，24]。

保幼激素影響卵子發(fā)生過(guò)程主要是與蛻皮激素協(xié)同起作用調(diào)控卵黃原生成(Vitellogenin, Vg)過(guò)程。根據(jù)現(xiàn)有的研究來(lái)看，由咽側(cè)體分泌的保幼激素會(huì)刺激濾泡細(xì)胞中合成蛻皮激素和Vg，而濾泡細(xì)胞中產(chǎn)生的蛻皮激素會(huì)進(jìn)一步刺激脂肪體中Vg的合成，脂肪體中合成的Vg會(huì)經(jīng)過(guò)血淋巴進(jìn)而被卵母細(xì)胞吸收[25]。但是保幼激素與蛻皮激素如何協(xié)同影響卵子發(fā)生的過(guò)程還有待進(jìn)一步的研究。

圖4 蛻皮激素在卵子發(fā)生過(guò)程中不同調(diào)控作用示意圖[24]

3.2卵子發(fā)生過(guò)程中主要的信號(hào)通路

果蠅卵子發(fā)生除受到激素調(diào)控以外，還涉及許多信號(hào)通路的調(diào)節(jié)。目前較為明確參與果蠅卵子發(fā)生過(guò)程的信號(hào)通路包括JAK/STAT、Notch、Gurken-EGFR、Insulin、Hippo和Wnt/Wingless信號(hào)通路等。

JAK/STAT信號(hào)通路由受體Domeless(Dome)、Hopscotch(Hop)、轉(zhuǎn)錄因子STAT92E(STAT)和配體Unpaired(Upd)這些基本的元件構(gòu)成，其相關(guān)蛋白和基本功能在生物體中相對(duì)保守。JAK/STAT參與生殖過(guò)程在不同性別間存在差異，其要與體細(xì)胞中TGFβ、Hedgehog、Notch、 EGF和PDGF等信號(hào)通路共同作用。在卵巢中，JAK/STAT信號(hào)通路主要有以下幾個(gè)方面的作用：① JAK/STAT通過(guò)Decapentaplegic(Dpp)影響柄細(xì)胞和極細(xì)胞的數(shù)量；②卵前部極細(xì)胞中的Upd信號(hào)會(huì)調(diào)控組織附近的濾泡細(xì)胞形成邊界細(xì)胞；③而hop和STAT會(huì)影響邊界細(xì)胞的遷移。已經(jīng)鑒定了slowbordercells(slbo)基因(編碼果蠅的CCAAT/enhancer-binding protein(C/EBP)同源蛋白)作為STAT的靶基因會(huì)調(diào)控下游的FAK、DE-cadherin、TheFGFreceptorBreathless和編碼核受體的jing和yan基因，從而影響邊界細(xì)胞的遷移[12-15]。

Notch信號(hào)通路是通過(guò)Notch受體與Delta配體相互作用傳導(dǎo)細(xì)胞信號(hào)，從而調(diào)控下游靶基因的表達(dá)。在生殖細(xì)胞中表達(dá)的Delta調(diào)控濾泡細(xì)胞的發(fā)育具有時(shí)期性，其主要通過(guò)調(diào)控卵室形成的兩個(gè)不同的時(shí)期，分別為：①在卵子發(fā)生早期，Notch信號(hào)通路能與JAK/STAT共同調(diào)控柄細(xì)胞和極細(xì)胞的形成[26]；②在卵子發(fā)育第6到8時(shí)期，Notch信號(hào)通路激活上皮層的濾泡細(xì)胞由有絲分裂轉(zhuǎn)化而進(jìn)行核內(nèi)周期增殖，并通過(guò)FasIII的表達(dá)誘導(dǎo)濾泡細(xì)胞的分化，最終形成主體濾泡細(xì)胞和兩端濾泡細(xì)胞兩種類(lèi)型[27]。

隨著對(duì)卵子發(fā)生的研究不斷深入，越來(lái)越多信號(hào)通路涉及到該過(guò)程，例如EGF信號(hào)在卵子發(fā)生過(guò)程中能通過(guò)與配體轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子TGFα-like分子Gurken(Grk)結(jié)合，從而激活卵室后端的濾泡細(xì)胞表面的EGF受體，使卵母細(xì)胞后腹部的濾泡細(xì)胞獲得特異性的命運(yùn)，影響卵母細(xì)胞微觀(guān)組織結(jié)構(gòu)的重建和卵母細(xì)胞極性[28]；Insulin信號(hào)通路在卵子發(fā)生中卵黃成熟過(guò)程，即使在保幼激素、蛻皮激素和一些其他因子存在的情況下，缺乏胰島素底物蛋白(CHICO)的果蠅也不能正常經(jīng)歷卵黃生成[29]；Hippo信號(hào)通路能通過(guò)主要的抑制因子yorkie抑制Notch信號(hào)通路從而影響極細(xì)胞特化參與卵子發(fā)生[30]；Hedgehog信號(hào)通路能通過(guò)調(diào)控體細(xì)胞和生殖細(xì)胞間相互作用而影響卵巢形態(tài)的構(gòu)建[31]；TOR信號(hào)通路在對(duì)于維持成蟲(chóng)期Niche-GSC單元的功能從而影響生殖細(xì)胞和其他類(lèi)型細(xì)胞形成具有最基本的作用[32-33]；Wnt/Wingless會(huì)參與調(diào)控濾泡干細(xì)胞的增殖與分化[34]；Pdgf/Vegf受體能引導(dǎo)邊界細(xì)胞到達(dá)恰當(dāng)?shù)奈恢肹35]。

4 卵子發(fā)生過(guò)程中的生物學(xué)研究

卵子發(fā)生中涉及復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程，被廣泛用于各類(lèi)生物過(guò)程研究的模型。包括細(xì)胞凋亡、干細(xì)胞功能、生殖細(xì)胞發(fā)育、減數(shù)分裂、細(xì)胞遷移、形態(tài)發(fā)生、細(xì)胞間信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄調(diào)控等過(guò)程[36]。

4.1卵子發(fā)生與細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是發(fā)育過(guò)程中最基本的生命現(xiàn)象，其亦是多細(xì)胞生物體中一種重要的自我穩(wěn)定機(jī)制。在卵子發(fā)生過(guò)程中，生殖細(xì)胞、濾泡細(xì)胞和滋養(yǎng)細(xì)胞都會(huì)經(jīng)歷細(xì)胞凋亡。生殖細(xì)胞在卵子發(fā)生過(guò)程中進(jìn)行有絲分裂產(chǎn)生大量的卵原細(xì)胞，卵巢中的凋亡檢驗(yàn)點(diǎn)能控制卵原細(xì)胞的數(shù)量，從而保持體細(xì)胞和生殖細(xì)胞的數(shù)量的平衡[37-39]；滋養(yǎng)細(xì)胞的凋亡是其將細(xì)胞質(zhì)中的物質(zhì)如mRNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等完全轉(zhuǎn)移給卵母細(xì)胞后[40-41]；濾泡細(xì)胞凋亡主要發(fā)生在其行使完功能之后[42]。已經(jīng)鑒定了Caspases蛋白家族，跨膜蛋白Spomster(與人類(lèi)Hspin1同源)，daughterless(da)、dmos、chico和midway等基因通過(guò)促進(jìn)或抑制的作用參與卵子發(fā)生過(guò)程中各細(xì)胞類(lèi)型的凋亡[37-39，43-46]。

4.2卵子發(fā)生與減數(shù)分裂

果蠅全基因組測(cè)序及注釋的基礎(chǔ)、豐富的遺傳學(xué)操作手段是將果蠅卵子發(fā)生作為研究減數(shù)分裂過(guò)程的模型最基本的因素之一。果蠅卵子發(fā)生在減數(shù)分裂研究方面具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：①隨著人們對(duì)于果蠅遺傳學(xué)的解析，依據(jù)重組頻率構(gòu)建了減數(shù)分裂圖譜，對(duì)于減數(shù)分裂過(guò)程的解析提供了重要的基礎(chǔ)；②果蠅中具有大量自然及人工突變體，在果蠅中廣泛得到應(yīng)用的基因編輯手段也為探究減數(shù)分裂過(guò)程中相關(guān)的基因功能提供了有力基礎(chǔ)；③果蠅卵子發(fā)生機(jī)制簡(jiǎn)單而有序是其作為研究減數(shù)分裂過(guò)程的又一因素[23]。

5 小結(jié)

盡管隨著生物學(xué)手段的長(zhǎng)足發(fā)展，人們對(duì)卵子發(fā)生的機(jī)制及調(diào)控有了較為清晰的認(rèn)識(shí)，但是卵子發(fā)生的認(rèn)知仍然存在局限性。主要有以下幾點(diǎn)因素：①目前對(duì)于卵子發(fā)生的研究主要集中在雙翅目的果蠅。果蠅作為模式昆蟲(chóng)具有著較大的優(yōu)勢(shì)，果蠅中通過(guò)大量的由P轉(zhuǎn)座因子插入(P-element insertion)導(dǎo)致的不育突變體鑒定了大量的因子參與調(diào)控卵子發(fā)生。但是其調(diào)控機(jī)制是否在昆蟲(chóng)中普遍存在，這還需進(jìn)一步對(duì)已鑒定的調(diào)控因子在不同物種中進(jìn)行鑒定。②調(diào)控卵子發(fā)生的分子機(jī)制網(wǎng)絡(luò)并不明朗。目前已鑒定了JAK/STAT、Notch、Gurken-EGFR、Insulin、Hippo和Wnt/Wingless等信號(hào)通路，轉(zhuǎn)錄因子或調(diào)節(jié)基因，蛻皮激素和保幼激素信號(hào)等，能獨(dú)立的或相互作用的參與調(diào)控卵子的發(fā)生，但是各信號(hào)通路間的相互作用還未完全解析。

對(duì)卵子發(fā)生調(diào)控的研究一方面還要依賴(lài)于不同物種中的一些新的突變體的鑒定，以鑒定得到新的調(diào)控因子，另一方面還要依賴(lài)于現(xiàn)有的分子生物學(xué)手段對(duì)其調(diào)控機(jī)制進(jìn)行進(jìn)一步解析。我們有理由相信隨著現(xiàn)代生物學(xué)的飛速發(fā)展，卵子發(fā)生調(diào)控機(jī)制會(huì)越來(lái)越明朗。

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OnInsectOogenesisandaReviewoftheProgressofItsResearch

PENG Chen-xing WU Song-yuan TONG Xiao-ling DAI Fang-yin

(StateKeyLaboratoryofSilkwormGenomeBiology，LaboratoryofSericulturalBiology,GeneticsandBreeding(MinistryofAgriculture),CollegeofBiotechnology,SouthwestUniversity,Chongqing400716,China)

A strong reproductive capacity is an important basis for insects to survive. Oogenesis, as an important part of insect reproduction, has been a hot spot in developmental biology. Not only does oogenesis provide an important basis for later embryonic development, it also is accompanied by complex cell activities, which is often used as a model for studying cell biology and other processes. In this paper, a review is given of the process of insect egg generation, its functions and its regulatory factors, which can provide reference for a better understanding of insect reproduction and embryo development, and also provide clues to promote the breeding of economic insects or the prevention and control of pests.

insect; oogenesis; development; regulatory factor

863計(jì)劃項(xiàng)目(No. 2013AA102507)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.31472153, No. 31372379)；國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項(xiàng)目(CARS-18)。

彭晨星(1992-)，女，碩士。研究方向：家蠶分子遺傳。

代方銀，教授，博士生導(dǎo)師。E-mail: fydai@swu.edu.cn