美国近年来,新技术尤其是生物技术在白蚁研究和防治方面应用的趋势非常明显。随着高通量测序技术的发展,继基因学之后,转录组学、蛋白质组学、代谢组学等陆续出现,分子生物学的研究从单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行的系统研究,以揭示细胞和生命现象的本质和活动规律。分子生物学技术开始应用于社会昆虫的研究,有关白蚁分类、防治、功能基因、品级分化等方面的研究已经取得了很大的进展,特别是利用基因工程菌防治白蚁的研究成为近年来国内外研究的热点,尽管目前还存在许多亟待解决的问题。 在分类方面,目前白蚁分类研究主要是传统的形态学方法,但是通常由于可供比较的形态结构、特性有限且存在不稳定性,使得单纯依靠传统的形态学数据已很难反映其实际进化关系。基于聚合酶链式反应(PCR)的分子生物学技术为物种鉴定及分类研究提供了新的途径,弥补了传统学形态的诸多不足。线粒体是真细胞核重要的细胞器,在细胞新除代谢、疾病、成熟衰老的过程中起重要作用。白蚁线粒体基因组为环状闭合双链DNA。线粒体DNA(mDNA)由37个基因组成,包括2个rRNA基因、22个tRNA基因和13个蛋白编码基因。线粒体DNA显示出来的差异不是基因重组,而是基因突变的结果,对线粒体DNA的系统分析可直接反映种的母性发展史,所以线粒体DNA分析已成研究种群遗传和系统演化的重要方法。目前报道的线粒体基因组有黑胸散白蚁、黄翅大白蚁、黑翅土白蚁、近扭白蚁、台湾华扭白蚁、山林原白蚁、狭颈动白蚁、内华达古白蚁、北美散白蚁等白蚁。Hausberger等结合形态学特征和COⅡ、COI、28S DNA3个基因序列数据分析了非洲热带草原生态系统的白蚁多样性及种群系统发育关系,提出仅通过形态学对白蚁进行物种鉴定是不可靠的。近年来,通过采用DNA序列分析的研究方法,白蚁系统分类学得到了很大的发展。 在防治方面,众所周知,白蚁生存依赖其体内的共生微生物。共生微生物不仅为白蚁提供必需的氮、碳和能量,同时还保护其免受细菌等微生物的侵害。这些共生微生物还可以通过白蚁的喂食、交哺等行为在个体间自由传递交换。鉴于白蚁的这种社会性行为,如经基因修饰的微生物也能够在白蚁之间传递和表达外源基因,就可能达到防治白蚁的目的。生物防治因其作用方式多样、机制独特、环境和谐等优点备受关注,一些天然的白蚁防治剂渐渐兴起,将会是未来防治白蚁的主要发展方向之一。这些防治手段包括利用昆虫微生物、昆虫病原线虫、植物提取物、抗生素、植物内生菌及其代谢产物等。通过基因改造技术,以白蚁肠道微生物作为载体在白蚁中传递和表达有害的外源基因产物,是目前白蚁防治研究的热点领域之一。Husseneder等利用含有氨苄青霉素抗性基因(Ampr)和绿色荧光蛋白(GFP)基因的重组质粒(pEGFP)转化大肠杆菌,用其感染台湾乳白蚁后,发现其能够在白蚁之间传递,但传递持续期不长。随后,Husseneder等用阴沟肠杆菌代替大肠杆菌,解决了大肠杆菌菌株在白蚁肠道的稳定性问题。之后,Husseneder及同事研究开发了一种含有冻干的基因工程酵母的纤维素诱饵,能表达一种附着到原生动物的杀原虫裂解肽。该酵母就像一个“特洛伊木马”进入白蚁体内,杀死白蚁肠道消化纤维素的原生动物,致使纤维素的消化效率降低,最终导致白蚁死亡。裂解肽配体靶定到特定的原生动物,从而增加其杀原生动物的效率,同时可以保护非靶标生物。白蚁摄食诱饵后,通过社会性行为(交哺、舔舐等),使该酵母传播和蔓延到整个白蚁群体。该纤维素诱饵的开发和应用提供了一种非毒性的、可持续保护农作物和建筑不受白蚁和其他破坏性昆虫危害的策略,同时也给治理其他各种害虫、提高植物的抗虫性及食品保护等提供了一种新的思路。 白蚁基因组和群体遗传学研究中,白蚁基因组的信息已经公布,白蚁品级分化相关的多种蛋白已经得到了分离和鉴定,基因干扰(RNAi)和蛋白质分析新方法将会对基因功能的研究起重要作用。相信随着研究的不断深入,白蚁研究的诸多问题将会得到解决,新型绿色的白蚁防治方法将会取代传统的使用污染药物的方法。 |