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第卷第期昆虫学报.,
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昆虫分子生物学的一些研究进展:
生物钟的基因
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生物的许多行为和生理现象有周期性波动,称为生物节律或生物钟。长期以来,这
是一个十分吸引人却又难以理解的问题。虽然有大量文献描述生物钟的现象,但对其机
理却一无所知。直到大约年前,遗传学家们开始对生物钟进行研究,逐步在几种不
同的真饺牛物中分离了生物钟突变型,从而进一步鉴定了几个与生物钟有关的遗传位
点。近年来随着重组技术的发展,对生物钟的个别基因进行了详细分析,使人们
对生物钟的分子特性有了一些初步的了解。
生物钟的特性
生物钟普遍存在于真核生物中,甚至少数原核生物中受生物钟控制的生物学过程
的范围,包括从人的昼夜睡眠/觉醒循环到原生生物细胞周期的节律性变化许多生理
的、生物化学的和行为的现象和指标有节奏地波动, 包括昼夜节律
,周期约,及次昼夜节律,周期比短得多】。
昼夜节律具有许多特性:节律是内源性的,不仅是光照和温度变化的反应。在
恒定的环境条件下,它们继续不断地自由运转昼夜节律的内源周期一般是近似,
但并不准确地等于。内源周期的长短具有物种的特异性,甚至在种内有品系或个体
特异性。果蝇的昼夜节律周期是~,而的
是~.。昼夜节律的周期在生理范围内对温度变化是相对地不敏感的, 因而是“温
度代偿性”的。昼夜节律被光照、温度或其它环境因子的突然变化打断后,可以重新校
正。
尽管有些次昼夜节律的周期可以短至或甚至,它们仍具有昼夜节律的一些
相同性质。例如,在变形虫和酵母等单细胞生物中,代谢和生化指标以大约的周期
变化,这些波动都是温度代偿性的。
生物钟的节律是根据各种生物本身的一些特性的周期变化而测定的。例如,一种脉
孢菌真菌的节律是通过测定其分生孢子期高峰之间的小时数。果蝇的昼夜节律在蛹期
是测定种群中羽化高峰之间的小时数,在成虫期则是个体静止/运动周期的时间。
——收稿、——收修改稿
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昆虫学报卷
生物钟突变型
通过测定生物节律的变动与表现型的关系,发现某些昆虫种类中有节律变异的品
系。并进一步分离鉴定了一些生物钟突变型生物钟突变型表现不正常的昼夜节律, 有
些也表现次昼夜节律的异常。在红铃虫中,人工选择得到
羽化节律异常提前或延迟羽化的品系,但其产卵的昼夜节律并未改变在两种果蝇
,
其成虫的活动节律也同样地延长或缩短。绿蝇有一个口突变型,
羽化是无节律性的,其成虫在黑暗条件的自发性飞行活动也是无节律性的。以这
些昆虫的生物钟突变型,只有果蝇的进行了深入的研究,鉴定了突变的
位点。而其它昆虫均因没有足够的遗传学基础,水可能进一步分析引起异常节律的内在
因子。
在果蝇中研究得最多的两种昼夜节律是种群中成虫羽化的周期,以及个体成虫的静
止活动的周期。分离突变型是用化学诱变剂处理果蝇,然后测定其后代的羽化或运动
周期。研究过的次昼夜节律丰要是雄果蝇求偶呜声的周期。其节律是雄蝇向雌蝇振翅
时所发出的声音脉冲的速率。这种速率按正弦曲线波