先前异性共居与中华散白蚁(*Reticulitermes chinensis*)单群体脱翅成虫的同巢理毛行为及氧化生理的关联

《Insects》:Prior Opposite-Sex Cohabitation Is Associated with Allogrooming Behavior and Oxidative Physiology in Dealates from a Single Colony of Reticulitermes chinensis

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月31日 来源:Insects 3.0

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  配对形成在白蚁中涉及长时间接触,但短暂的异性共居与同巢理毛(allogrooming)及氧化生理之间的关联仍不清楚。研究人员将来自同一野外群体的处女中华散白蚁(*Reticulitermes chinensis*)脱翅成虫随机分配至异性或同性配对组中饲养60

  
配对形成在白蚁中涉及长时间接触,但短暂的异性共居与同巢理毛(allogrooming)及氧化生理之间的关联仍不清楚。研究人员将来自同一野外群体的处女中华散白蚁(*Reticulitermes chinensis*)脱翅成虫随机分配至异性或同性配对组中饲养60 h。在以一个焦点个体和两个异性候选个体(分别来自两种处理)组成的三联体中,记录1 h的定向同巢理毛行为。存活情况监测44 d;另取个体于共居结束后立即采样,用于氧化标记物和抗氧化酶测定。在全部六个雌性焦点三联体中,曾与雌性共居的雄性对焦点雌性理毛的时间更长、频率更高,但经四项检验的Holm校正后,两项比较均未保持显著(均p = 0.125)。未检测到可比的雌性行为模式或焦点个体对候选个体的理毛偏向。异性共居后丙二醛(MDA)和蛋白质羰基(PC)浓度较低;8-羟基-2′-脱氧鸟苷(8-OHdG)仅在雌性中较低。测定试剂盒报告的活性氧(ROS)值及存活率均未检测到差异。初步酶学结果显示雄性过氧化氢酶(CAT)活性较高而雌性较低,两性超氧化物歧化酶(SOD)活性均较低,未检测到性别×共居交互作用。这些观察在處理终点识别出一种探索性的雄性理毛模式及标记物特异性的生理差异。交配未经证实,固定的来源培养皿和标记颜色分配限制了对共居单独作用的归因。
研究背景:白蚁的配对形成标志着从配偶搜寻向与伴侣密切社会接触的转变。脱翅成虫在婚飞后脱落翅膀并搜寻配偶,新形成的配对通过串联奔跑协调寻找筑巢地点并开始群体建立,此阶段确立了白蚁单配制、双亲建立的繁殖单元。已有研究主要集中于配偶搜寻及影响初始配对形成的表型、遗传和相遇相关因素,而短暂异性共居与后续繁殖互动及新脱翅成虫氧化状态的关联仍知之甚少。同巢理毛为潜在繁殖伴侣间互动提供了可量化的测量指标,其卫生功能已明确确立,且在中华散白蚁和台湾乳白蚁(*R. flaviceps*)脱翅成虫的实验室相遇中,同巢理毛与串联奔跑等配对行为一同被记录,被描述为"交配的结婚礼物"。氧化应激被认为是繁殖投入与体细胞维持之间权衡的中介,但繁殖对氧化还原平衡的影响因系统而异。过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)是昆虫抗氧化防御的重要酶组分,但酶活性与累积分子损伤不一定平行变化。在栖北散白蚁(*R. speratus*)中,蚁后比非繁殖品级表现出更低的蛋白质和脂质氧化损伤及更高的CAT活性。中华散白蚁的交配同样与繁殖个体抗氧化和DNA修复基因表达增加相关。这些研究关注已建立的繁殖或交配而非近期共居经历,短期异性共居是否影响新脱翅繁殖个体的氧化损伤或抗氧化酶活性尚不清楚。

研究开展与结论:研究人员探究了来自同一野外群体的中华散白蚁脱翅成虫中共居条件与行为和氧化生理的关联。所有个体在随机分配至异性或同性配对组饲养60 h时均为处女状态。同性配对提供了活跃的社会比较,因中华散白蚁中存在同性配对和性行为。研究人员首先探究共居历史是否与雌性焦点和雄性焦点三联体中后续相遇时给出和接受的同巢理毛相关;其次探究共居条件是否与处理终点时的ROS、氧化损伤及CAT和SOD活性相关。另取独立个体于60 h处理结束后、任何三联体相遇之前立即采样用于生理测定,并比较了三联体情境间的行为对比及两性间的生理反应,同时监测44 d存活作为额外的处理后终点。由于交配未经直接观察,处理被描述为先前共居而非确认交配。结论:在采样的中华散白蚁群体内,曾与雌性共居60 h的雄性对焦点雌性表现出一致的、探索性的更多同巢理毛模式;共居组在60 h处理结束时的氧化损伤存在差异,初步CAT和SOD结果显示酶活性差异,部分终点呈性别依赖性反应;未检测到44 d存活差异。这些发现将白蚁配对研究从配偶搜寻和初始伴侣特征扩展至短暂共居后的社会行为和生理状态。固定的培养皿和标记颜色分配限制了对共居单独作用的归因。

关键技术方法:研究人员采集中国湖北武汉狮子山腐朽木材中一个中华散白蚁野外群体,于婚飞前转移至实验室饲养至脱翅;依据第七腹板形态鉴定性别后随机分配至异性或同性配对组(每皿2头)共居60 h;随后将个体随机分配至行为观察、长期存活监测或生理测定。行为观察采用摄像机连续记录1 h,由不知晓处理分配的观察者量化定向同巢理毛的累积时长和频次。生理测定采用ELISA试剂盒检测ROS、MDA、PC和8-OHdG,采用BCA法测总蛋白、钼酸铵法测CAT活性、WST-1法测SOD活性。统计分析使用Python,生存分析采用Kaplan–Meier估计和限制性平均生存时间(RMST)比较,行为分析采用精确Wilcoxon符号秩检验,生理数据采用含性别、共居条件及交互作用的线性模型(HC3稳健标准误)。

研究结果:
3.1 存活:在雌性焦点三联体中,曾与雌性共居的雄性(M2.5)44 d RMST为36.33 d,对照雄性(M)为34.00 d,差异2.33 d(95% CI ?4.97至10.17;p = 0.567);雄性焦点三联体中,F2.5与F差异为?0.97 d(95% CI ?7.60至5.67;p = 0.782)。两种性别中均未检测到先前异性共居与44 d存活的关联。探索性首次死亡分析与主要存活分析一致。

3.2 定向同巢理毛:雌性焦点三联体中雄性行为者的共居处理对比大于雄性焦点三联体中雌性行为者的对比,累积时长中位数对比为630.5 s对?19.5 s,频次为20.5对?0.5 bouts h?1(均Holm校正p = 0.004)。在全部六个雌性焦点三联体中,M2.5对焦点处女雌性理毛时间长于M(中位数809.5对108.5 s;W = 0,未校正p = 0.031,rrb = 1.00),发起理毛频次亦更多(中位数37.5对12.0 bouts h?1;W = 0,未校正p = 0.031,rrb = 1.00);但经四项候选对焦点比较的Holm校正后均未低于0.05(均校正p = 0.125)。六个雄性焦点三联体中雌性行为者未检测到一致的共居处理差异(时长:W = 6,未校正p = 0.813,rrb = ?0.20;频次相同)。焦点个体在两种情境中均未一致地对异性共居候选者发出更多同巢理毛(四项Holm校正p均 = 1.000)。定向网络显示三联体间 substantial 变异,无其他关系在全部六个三联体中两种测量上呈现相同排序。综上,结果识别出曾与雌性共居的雄性发起更多理毛的探索性模式;雌性行为者或焦点对候选者理毛中未检测到可比模式。

3.3 ROS与氧化损伤:60 h处理结束时,先前异性共居与两性较低的MDA和PC浓度相关。MDA估计边际差异为?18.1 nmol mL?1(HC3稳健95% CI ?28.4至?7.7;t(20) = ?3.64,Holm校正p = 0.003);PC边际差异为?647.1 ng mL?1(95% CI ?952.1至?342.1;t(20) = ?4.43,Holm校正p = 0.001)。两标记物均无性别×共居交互作用(均Holm校正p = 1.000)。8-OHdG与共居历史的关联存在性别差异(交互:?49.4 ng mL?1,95% CI ?75.1至?23.6;t(20) = ?4.00,Holm校正p = 0.003);F2.5低于F(差异?51.0 ng mL?1,95% CI ?68.8至?33.2;t(20) = ?5.97,Holm校正p < 0.001),而M2.5与M无差异(差异?1.6 ng mL?1,95% CI ?20.2至17.0;t(20) = ?0.18,Holm校正p = 1.000)。ROS既无总体关联(差异?118.5 U mL?1,95% CI ?429.8至192.9;t(20) = ?0.79,Holm校正p = 0.437)也无交互作用(Holm校正p = 0.696)。综上,结果显示先前异性共居与较低MDA和PC浓度相关;8-OHdG仅在雌性中较低,而未检测到测定试剂盒报告的ROS值差异。

3.4 抗氧化酶活性:60 h共居结束时,CAT活性呈性别×共居交互作用(比值比 = 0.025,95% CI 0.011至0.055;t(20) = ?9.65;Holm校正p < 0.001)。M2.5的CAT活性高于对照雄性(几何均值比 = 13.92,95% CI 8.58至22.57;t(20) = 11.36;Holm校正p < 0.001),而F2.5低于对照雌性(几何均值比 = 0.35,95% CI 0.18至0.65;t(20) = ?3.48;Holm校正p = 0.005)。SOD活性在异性共居后两性均较低(估计边际差异?9.1 U mg?1 protein,95% CI ?14.2至?4.0;t(20) = ?3.74;Holm校正p = 0.001);性别×共居交互不显著(共居效应差异?2.2 U mg?1 protein,95% CI ?12.3至8.0;t(20) = ?0.44;Holm校正p = 0.663)。性别内对比同样显示M2.5低于对照雄性(差异?8.0 U mg?1 protein,95% CI ?13.9至?2.1;t(20) = ?2.83;Holm校正p = 0.010),F2.5低于对照雌性(差异?10.2 U mg?1 protein,95% CI ?18.4至?1.9;t(20) = ?2.58;Holm校正p = 0.018)。综上,初步酶学发现表明先前异性共居引起性别特异性的CAT反应,雄性活性升高而雌性降低;SOD活性在两性中均较低。

讨论部分总结:在采样的中华散白蚁群体内,60 h异性共居与探索性雄性理毛模式及性别和标记物依赖的氧化还原状态差异相关。行为观察涉及后续相遇,而生理测定描述处理终点时的生理状态;至第44天未检测到存活差异。曾与雌性共居的雄性在全部六个雌性焦点三联体中比对照理毛焦点雌性更多,但时长和频次对比的Holm校正p均为0.125,使其成为探索性模式。由于候选性别、焦点性别和三联体组成共同变化,情境间差异不能识别纯粹的演员性别效应;描述性模式涉及雄性发起的理毛,焦点雌性无一致分配偏向。氧化损伤结果更为异质:两性较低的MDA和PC浓度及雌性较低的8-OHdG出现,而无相应的可检测ROS差异,因ROS相对短暂而分子损伤整合了较长时间内的氧化剂暴露、修复和清除,此组合与早期氧化剂暴露或损伤处理差异相容。分子靶标和性别间的变异不支持氧化应激的统一降低。初步CAT和SOD发现显示与异性共居相关的对比性活性模式,一种可能解释是繁殖成熟和资源动员的性别依赖性时序对过氧化物产生和CAT需求有不同后果。较低SOD活性不一定意味着更大的累积损伤,还取决于超氧化物产生、其他防御和损伤清除。探索性理毛模式涉及雌性焦点三联体中的雄性候选者,而生理对比也在雌性中检测到,因此所测终点描述共居条件相关变异的的不同方面。行为与生理在不同个体和不同终点时间测量,其群体水平模式既不能确立个体协变也不能确立功能耦合。无存活差异界定了这些反应的短期表现边界。在独立群体中重复对评估普适性至关重要;来源培养皿和标记颜色在各共居组内保持固定,尽管分配随机且评分对处理盲法,观察到的对比因此不能唯一归因于共居历史。需要多个培养皿和平衡颜色以将这些因素与共居历史分离,并需要更大行为样本和预设主要终点以更精确估计演员侧效应。交配未经证实,60 h处理期间行为未记录;随访验证交配状态的繁殖个体至早期群体发育,并在终末生理采样前进行行为记录,将检验个体协变和繁殖相关性。

研究结论翻译:在采样的中华散白蚁群体内,曾与雌性共居60 h的雄性对焦点雌性表现出比同性共居对照更多的同巢理毛的一致探索性模式。共居组在60 h处理结束时的氧化损伤也存在差异,初步CAT和SOD发现表明酶活性差异,部分终点呈性别依赖性反应。未检测到44 d存活差异。这些发现将白蚁配对研究从配偶搜寻和初始伴侣特征扩展至短暂共居后的社会行为和生理状态。固定的培养皿和标记颜色分配限制了对共居单独作用的归因。在独立群体中重复并使用平衡标记和每条件多个培养皿将检验这些模式的普适性;随访配对形成和早期群体发育将评估其繁殖相关性。
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