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第1章 绪论 1

1.1 遗传学的发展史与昆虫遗传学研究 1

1.2 摩尔根与遗传学的三大基本规律 9

1.2.1 分离规律 9

1.2.2 自由组合规律 10

1.2.3 连锁和互换规律 11

1.2.3.1 性连锁 11

1.2.3.2 基因在染色体上的连锁和互换 13

1.3 昆虫遗传学的发展历程 15

1.3.1 朴素遗传育种阶段 16

1.3.2 细胞遗传学阶段 18

1.3.3 分子遗传学阶段 19

1.3.3.1 同工酶和异构酶分析 19

8.3.1.1 距离矩阵法 21

1.3.3.2 分子细胞学 21

1.3.3.3 DNA-DNA杂交 22

1.3.3.4 限制性酶切片段长度多态性分析 24

1.3.3.5 DNA测序 25

1.3.3.6 基因组DNA的RAPD-PCR分析 27

1.3.3.7 tDNA-PCR 27

第2章 昆虫的染色体和超染色体及其基因 29

2.1 染色体 29

2.1.1 细胞结构 29

2.1.1.1 细胞膜 30

2.1.1.2 细胞质 30

2.1.2 染色体结构 31

2.1.2.1 一般形态 31

2.1.1.3 细胞核 31

2.1.2.2 染色体带型及显带技术 38

2.1.2.3 异常形态 42

2.1.3 染色体数目 48

2.2 染色体行为 49

2.2.1 有丝分裂时的染色体 49

2.2.1.1 间期 49

2.2.1.2 有丝分裂的准备 52

2.2.1.3 前期 52

2.2.1.4 前中期 53

2.2.1.7 末期 55

2.2.1.6 后期 55

2.2.1.5 中期 55

2.2.2 减数分裂时的染色体 56

2.2.2.1 减数分裂前间期 56

2.2.2.2 前期Ⅰ 57

2.2.2.3 中期Ⅰ 61

2.2.2.4 后期Ⅰ 61

2.2.2.5 末期Ⅰ 62

2.2.2.6 减数分裂Ⅱ 62

2.2.3 有性生殖时的染色体 62

2.2.3.1 精子发生和精子形成 62

2.2.3.2 卵子发生和配子配合 65

3.1 性染色体类型及两性遗传 67

第3章 昆虫的性别决定及其遗传 67

3.1.1 基因平衡理论 68

3.1.2 Goldschmidt学说 70

3.1.3 性别与环境 71

3.1.4 性反转和性畸形 71

3.1.5 Y染色体 72

3.1.6 从性遗传与伴性遗传 72

3.2 性别分化的基因调节 74

3.2.1 控制性别的调节等级 74

3.2.2 剂量补偿 75

3.2.3 胚层系的性别决定 75

3.3.3 雌雄同体系统 77

3.3.2 雄性单倍体系统 77

3.3.1 XX-XO系统 77

3.3 蚧壳虫的染色体系统及性别决定的多样性 77

3.3.4 2N-2N系统 78

3.3.5 Laecanoid系统 78

3.3.6 Comstockiella系统 79

3.3.7 二倍体产雄单性生殖系统 80

3.3.10 产两性孤雌生殖 81

3.3.9 单性生殖系统 81

3.3.8 Diaspidid系统 81

3.3.11 Agonoid系统 82

3.4.1 周期性的孤雌生殖 83

3.4 蚜虫孤雌生殖 83

3.4.2 有性时期的局部消失 84

3.4.3 永久性的产雌单性生殖 86

第4章 昆虫的发育与遗传调控 87

4.1 果蝇的发育 88

4.1.１ 卵母细胞的形成 88

4.1.2 果蝇的胚胎发生 90

4.1.3 后胚胎发育 92

4.1.4 突变体的分解发育 93

4.2.1 母体基因 94

4.2 胚胎发育中的基因调控 94

4.2.2 分节基因 98

4.2.2.1 间隙基因 98

4.2.2.2 成对基因 99

4.2.2.3 体节极性基因 100

4.2.3 同源异形基因 101

4.2.4 发育中的相互影响 102

4.3 果蝇复眼的形成及基因调控 103

4.3.1 复眼的细胞生物学 103

4.3.2.2 通过已知调控蛋白的同源物来分离基因 107

4.3.2.1 突变体分析 107

4.3.2 复眼的发育过程中与细胞图式形成的有关基因 107

4.3.2.3 通过调节基因区域的增强子活性来分离基因 108

4.3.3 调节复眼发育的图式形成的基因鉴别 108

4.3.3.1 编码DNA结合蛋白的基因——rough基因 109

4.3.3.2 结合酪氨酸基酶的基因——sev基因 111

4.3.3.3 bride of seuenless基因(boss基因) 112

4.3.3.4 基因的EGF受体一一椭圆基因 112

4.3.3.5 类固醇接受体类基因——Seven-up基因(SVP) 113

4.3.3.6 其他基因 114

4.4 其他昆虫有关基因的相似与不同 115

第5章 昆虫的免疫及遗传 119

5.1 迅速反应：蛋白水解盒 119

5.2 诱导产生的分子：抗细菌蛋白和多肽 120

5.3 靶标和活动机制 122

5.5 昆虫免疫反应的有关组织 125

5.4 昆虫感病后的其他反应 125

5.6 免疫蛋白基因的诱导 126

5.7 识别分子 128

5.8 昆虫的免疫遗传 129

5.8.1 鳞翅目 130

5.8.2　双翅目 131

5.8.3 膜翅目和鞘翅目 133

5.9 与脊椎动物天然免疫作用的关系 134

第6章 昆虫的行为与遗传 135

6.1 分析昆虫行为遗传的传统方法 136

6.1.1 杂交试验 136

6.1.1.1 蜜蜂(Apis mellifera)对美洲腐烂病的易感性反应行为 136

6.1.1.2 蚊子的入室行为 137

6.1.2 选择试验 137

6.1.3 原基分布图 138

6.2 单基因或少数基因影响的一些行为 139

6.3.1 果蝇的周期节律及其基因 140

6.3 果蝇的周期基因及其分子遗传学分析 140

6.3.2 被周期基因影响的其他行为和表型 142

6.3.2.1 求偶鸣声周期 142

6.3.2.2 发育时间 145

6.3.2.3 学习 145

6.3.2.4 其他表型 146

6.3.3 周期(Per)基因的分子结构 146

6.3.3.1 Per基因的克隆 146

6.3.3.2 Per基因的DNA序列 148

6.3.3.3 Per基因蛋白 149

6.3.3.4 Per基因作用的模式 150

6.3.3.5 Per突变体的分子分析 152

6.3.3.6 其他时钟突变 153

6.3.3.7 时钟的位置 154

6.3.3.8 热振荡启动子与Per基因融合 156

6.4 进化研究 157

6.5 结论 159

第7章 昆虫种群遗传学和生态遗传学 160

7.1 种群遗传学 161

7.1.1 平衡定律 161

7.1.1.1 基因频率 161

7.1.1.2 哈迪-万因伯格(Hardy-Weinberg)定律 162

7.1.2 复等位基因的平衡比例 163

7.1.3 伴性基因 164

7.1.3.1 平衡的建立 164

7.1.3.2 推论和应用 166

7.1.4 同源多倍体 166

7.1.5 近亲繁殖系统 168

7.1.5.1 自体受精 169

7.1.5.2 同胞交配 169

7.1.5.3 亲裔交配 171

7.1.5.4 半同胞交配 172

7.1.5.5 双亲表兄妹间的交配 173

7.2 分子生态遗传学 174

7.2.1.1 等位基因酶 175

7.2.1 分子数据的分析 175

7.2.1.2 DNA指纹 177

7.2.1.3 DNA序列 177

7.2.1.4 RAPD-PCR 177

7.2.1.5 RFLPs 178

7.2.2 分子生态遗传学研究实例 178

7.2.2.1 “新世界”中的“非洲化蜜蜂” 178

7.2.2.2 秋黏虫的遗传变异性 185

7.2.2.3 尖音库蚊中杀虫剂抗性的起源和迁移 186

7.2.2.4 群体变异性和对麦二叉蚜抗性的产生 187

7.2.2.5 17龄蝉中群体分离和基因渗透 188

7.2.2.6 膜翅目昆虫种群结构和血缘关系 190

第8章 昆虫的遗传与进化 192

8.1 物种与进化 192

8.1.1 系统原理及分析方法进展 194

8.1.3 分子系统学与进化的争议 197

8.1.3.1 分子特征与形态特征 197

8.1.2 分子进化 197

8.1.3.2 分子钟 198

8.1.3.3 进化的中性理论 200

8.1.3.4 同源性和相似性 201

8.2 细胞及分子分析的主要內容 202

8.2.1 染色体系统 202

8.2.2 线粒体DNA 203

8.2.3 核糖体RNA 205

8.2.4 卫星DNA和同向重复序列可变数VNIRS 208

8.3 细胞与分子系统方法 208

8.3.1 组建细胞及分子系统发育 210

8.3.1.3 最大可能性方法 211

8.3.1.2 最大节俭法 211

8.3.2 昆虫的系统发育 212

8.3.3 形态学方法和分子方法的全等性 213

8.4 几个昆虫进化与细胞分子遗传研究的实例 214

8.4.1 蚧壳虫染色体的进化 214

8.4.1.1 染色体数目 215

8.4.1.2 蚧壳虫染色体系统 215

8.4.1.3 染色体系统的适应性意义 215

8.4.2 以染色体倒置为依据的进化 219

8.4.2.1 原始基因序列 220

8.4.2.2 进化系统 222

8.4.3 以卫星DNA为依据的进化系统 226

8.4.4 DNA杂交和洞穴蟋蟀的进化 231

8.4.5 Adh DNA序列和果蝇进化 232

8.4.6 16S rDNA序列和膜翅目的系统发育 234

8.4.7 16S rDNA 序列和三角头状叶蝉 234

8.4.8 RFLP分析伊蚊属和按蚊屑的mtDNA 235

8.4.9 凤蝶种群的mtDNA系统发育 236

8.5 物种形成和进化中分子遗传学的一些问题讨论 236

第9章 昆虫中有用的基因和转基因昆虫 238

9.1 昆虫中可利用的基因及其产物 238

9.1.1 丝蛋白基因 238

9.1.2 昆虫的神经肽种类及其作用 241

9.1.2.1 AKH/PRCH家族 241

9.1.2.2 促肌激素 243

9.1.2.3 利尿和抗利尿激素 244

9.1.2.4 羽化激素 245

9.1.2.5 促甾激素 245

9.1.2.6 促咽侧神经肽 246

9.1.2.7 信息素合成活化神经肽 246

9.1.2.8 与FMRF-NH2有关的神经肽 247

9.1.2.9 昆虫神经肽在害虫防治方面的应用探索 247

9.1.3.1 重组质粒的构建与转化 248

9.1.3 蜜蜂毒素一一蜂毒溶血肽(melittin)基因的克隆及应用探索 248

9.1.3.2 重组菌落的筛选鉴定 249

9.1.3.3 酶切鉴定 249

9.1.3.4 PCR扩增检测 250

9.1.3.5 DNA测序 250

9.1.4 昆虫的抗药性基因及其利用 251

9.1.5 昆虫的免疫基因及其利用 253

9.1.6 昆虫的不育基因及其利用 253

9.2 其他节肢动物中可利用的基因 254

9.2.1 蝎毒素基因的利用 254

9.2.2 蜈蚣毒素基因的利用 254

9.3 昆虫转基因的方法 254

9.3.1 P-转座因子载体 255

9.3.2 其他转座因子 255

9.3.4 直接注射DNA 256

9.3.3 微量注射 256

9.3.5 母体微注射 257

9.3.6 将去壳的卵浸入DNA液中进行转化 257

9.3.7 精于作为DNA载体 257

9.3.8 高速微弹法 257

9.3.9 电激穿孔法 258

9.3.10 工程染色体法 258

9.3.11 核和细胞移植 259

9.3.12 昆虫共生物的转化 259

9.3.13 外源基因转入培养的昆虫细胞 259

9.3.14 杆状病毒载体 259

9.3.15 酵母中介重组 260

9.4 鉴定已转化的昆虫 260

9.5 释放转基因昆虫可能会带来的风险分析 261

9.6 转基因昆虫释放时的布局 264

参考文献 267