白蚁是一种破坏性极大的世界性害虫。目前，全世界已记载白蚁2 600多种。我国已知白蚁476种，在我国分布遍及25个省、市、自治区，长江以南地区危害尤为严重.据统计，白蚁危害造成的经济损失每年约20～25亿元。现在国内常用的白蚁防治药剂多为氯丹、砒剂、灭蚁灵等，这些药物虽然具有效果好、持久性强的特点，但毒性大，污染严重。随着我国加入WTO和签署《关于持久性有机污染物(PoPs)的斯德哥尔摩公约》，国内的白蚁防治行业将面临更多的机遇与挑战 。

　　近年来，白蚁的研究不仅集中在安全、有效的防治领域，而且表现在白蚁分子生物学领域 。目前，发达国家已十分重视白蚁防治的前沿性研究课题，多学科相互渗透，特别是分子生物学手段的应用。作者综述了近年来分子生物学在白蚁分类、防治、功能基因、品级分化方面的研究概况，以期对白蚁未来的防治工作提供思路和基础。

l 白蚁分类

白蚁是一类古老的社会性昆虫，其形态特征比较保守。白蚁群体中数目最多的品级是工蚁，由于工蚁种间差异相对较小，其外形特征一般不作为分类依据，而多依照兵蚁和长翅繁殖蚁的形态和量度特征进行分类研究 。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。昆虫线粒体DNA(mtDNA)由37个基因组成，包括2个基因，22个tRNA基因和13个蛋白编码基因，它遵循母性遗传原则。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mtDNA的系统分析可直接反映出种的母性发展史，所以mtDNA分析已成为研究种群遗传和系统演化的重要方法 。

　　Kambhampati等利用线粒体16S rRNA基因研究了5个家族白蚁的系统发生关系，发现澳白蚁科Mastotermitidae是现存白蚁中最古老的家族，这与以前的研究结果一致，但不同的是木白蚁科Kalotermitidae，发现其在分类上更接近于鼻白蚁科Rhinotennitidae 和白蚁科Termitidae，而原白蚁科Termopsidae则与木白蚁科的亲缘关系较近。。邢连喜等用6种限制性内切酶分析了尖唇异白蚁aculabialis、黄胸散白蚁Reticulitermes flaviceps、扩头散白蚁R.ampliceps、陇南树白蚁longnanensis 4种白蚁的线粒体DNA限制性片断长度多态性，根据限制性片段差异计算了种白蚁之间的遗传距离，利用UPGMA聚类分析法构建了分子聚类图。结果表明，尖唇异白蚁与散白蚁属关系很近，聚类分析结果显示应将其归于散白蚁属 。

　　hakura等首次利用编码f3—1，4一内葡聚糖酶的cDNA和基因组DNA成功鉴定了台湾乳白蚁Coptotermesformosanus和黄胸散白蚁的起源 。Kambhampti等根据线粒体NADH 5脱氢酶的基因特征阐明了白蚁各科间的系统关系，系统树显示出等翅目各科问属于单系群关系，但这个系统树与采用2个基因的研究结果不一致。今后，宜通过对各种领域中大量白蚁类群特征的分析，不同领域间白蚁的形态和生态特征，以及充分利用分子生物学手段来建立白蚁的系统树，并由此阐明白蚁的系统关系。

2 白蚁防治

通过基因工程技术将外源目的基因导人受体细胞，整合到受体细胞基因组中，并使外源基因得到表达和遗传的转基因技术得到了迅速发展，成为研究微生物一宿主问相互作用的一种理想方法。白蚁肠道中存在多种微生物，这些微生物和白蚁之间存在共同的进化关系 ，在许多方面白蚁依靠这些微生物生存，例如提供宿主所必需的氮、碳和能量 。，保护宿主免受其它细菌的侵害 ，通过喂食、交哺等行为这些微生物可以在白蚁个体问自由交换 。

近年来，通过基因改造方法，利用白蚁肠道微生物作为载体在白蚁中传递和表达外源基因的研究取得了重大进展：研究人员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Escherichia coli，然后用这种转化菌株感染台湾乳白蚁。发现进食1天后42% 的白蚁肠道中含有重组大肠杆菌，且菌株在一天内就从供体白蚁转移到受体白蚁。然而，停止感染一周之后白蚁就会丢失转化细菌 ，这可能是作为载体的大肠杆菌本身不是白蚁肠道的内源性微生物所致。为解决转化菌株在白蚁肠道的这一不稳定性问题，Husseneder等改用阴沟肠杆菌Enterobacter cloacae代替大肠杆菌，发现转化阴沟肠杆菌能够在白蚁肠道中存在1 1周并建立一个稳固的群落体系，即便在供体白蚁与受体白蚁比例很低的情况下，转化菌株也能有效的在白蚁个体间转移 。这些研究结果为利用转基因技术在白蚁体内高效表达有害的外源基因产物，从而达到防治白蚁的目的提供了广阔的发展前景，势必成为未来白蚁防治研究的热点问题

3 白蚁的功能基因

3.1 Hexamerin基因Hexamerin是一种重要的储存蛋白，它在昆虫活跃取食期大量表达，比如昆虫的未成熟期 。目前已鉴定的大多数昆虫的具有营养吸收和储存的功能，一些也能够和保幼激素结合“ 。Michael等用保幼激素Hormone，JH)II处理黄胸散白蚁，发现处理后的白蚁其血淋巴蛋白有明显变化，编码血淋巴蛋白的4个基因的表达量显着增加。Hexamerin在白蚁总的可溶性蛋白中占有很大的比例，Hex.1和Hex.2蛋白享有48.1%的序列同源性，这2个蛋白都在脂肪体组织中表达，但JH仅诱导Hex.2基因的大量表达，且Hex-2较I-Iex.1蛋白具有更强的膜亲和力¨ 。

　　Hexamerin蛋白含有高度保守的序列：Hex.2有43个氨基酸的亲水区和一些蛋白酶降解位点，Hex.1则含有1个相同长度的疏水C一末端尾巴，且在疏水区有一个prenylation位点。猫跳蚤Ctenocephalides.厂el/s微粒体保幼激素环氧化水解酶的N一末端也发现了这一位点，其它已鉴定的昆虫序列则没有发现该位点。抗一抗血清能够特异识别Hex.1蛋白，表明prenylation位点有利于JH 的共价结合¨引。

　　Wheeler和Nijhout也提出该位点与JH结合和信号转导作用有关，进而调节昆虫的发育过程和社会品级的多态性 加 。

　　RNA干扰表明Hexamerin蛋白在白蚁种群中，对保持高比例的工蚁，抑制兵蚁品级的分化起着重要的作用“引。JH滴度增加，诱导蛋白的大量表达，保持了白蚁群体中较高的工蚁比例。Hex.1与JH结合，Hex.2则负责受体介导的细胞内吞作用，即把整个的复合物运送到脂肪体中。最近，研究人员发现了另外一种与脂肪体相关的物质一细胞色素P45O(CYP)，如Zhou等在黄胸散白蚁工蚁中鉴定了7个CYP450家族4基因，Comette等在山林原白蚁Hodotermops/s japonica中鉴定了与CYP450和CYP6AM1类似的cDNA序列，发现CYP6AM1在假工蚁和兵蚁脂肪体中是特异表达白勺。但到目前为止，涉及这一过程的许多物质尚未得到鉴定，例如环氧化水解酶、JH酯酶、蛋白酶、prenyl一转移酶等，因此，需要开展更加深入的研究工作 圳。

　　3.2 coxⅢ基因细胞色素c氧化酶(cytochrome c oxidase，cox)是电子传递链的末端酶，通过氧化磷酸化生成ATP，还原氧为水，同时释放出能量供细胞利用 。线粒体基因组编码的亚基COX I，COXⅡ ，COXm组成该酶的催化亚基，COX I含有磷酸化位点，COXⅡ在电子传递中与细胞色素C相互作用，COXm则参与了跨膜的质子泵运输且保护COX的活性部位 。COX在白蚁不同发育期起着重要的生理作用，Marjorie发现COX m 基因在防犀白蚁santonensis De Feytaud的幼蚁、工蚁、若蚁和兵蚁中的表达量是不同的。如COX m的表达量在工蚁和若蚁中增加，在兵蚁中下降，工蚁的表达量是幼蚁的1.9倍，若蚁是幼蚁的2.8倍，兵蚁则是幼蚁的0.8倍 。

　　3.3 纤维素酶基因白蚁具有发达的降解纤维素系统，以便从营养匮乏的食物中获得能量来源。低等白蚁主要依靠自身分泌的和体内共生物分泌的纤维素酶，来分解食物中的木质纤维素类物质;高等白蚁则主要依赖唾液腺或中肠上皮细胞分泌的内源性纤维素酶来完成纤维素的消化。如台湾乳白蚁工蚁体内有2个独立的纤维素消化系统，一是依赖白蚁中肠细胞分泌的纤维素酶，二是依赖后肠共生微生物分泌的纤维素酶，这2个酶系统共同完成肠腔内纤维素的分解 J，这一结果在黄胸散白蚁中也得到了证实，研究者从黄胸散白蚁中分离鉴定了4个基因，分别命名为Cell-1，Cell-2，Cell-3，和Cell-4，它们编码的蛋白质与已知的内葡聚糖酶，外葡聚糖酶和木聚糖酶享有很高的序列相似性。定量表明C 1基因只在唾液腺和前肠中表达，Cell-2，Cell-3，和Cell-4基因在中肠中高度表达 。此外，黄胸散白蚁肠道共生原生生物的纤维素降解系统涉及到多个糖基水解酶家族，其中尤以水解酶家族7的表达量最大。

　　美国国家生物技术信息中心的GenBank数据库(http：/www.ncbi.nlm.nih.gov)显示，已克隆的白蚁纤维素酶基因主要是B.1，4一内葡聚糖酶(EG)基因，它们来自鼻白蚁科、白蚁科、澳白蚁科和木白蚁科的几种白蚁 。总之，白蚁作为一类取食纤维素类物质的昆虫，通过对其虫体纤维素酶的研究有助于阐明白蚁利用纤维素的机理，发现白蚁体内可能存在的高活性纤维素酶，对于探索白蚁治理新途径也具有积极意义。

4 白蚁的品级分化

白蚁的品级个体可分为3个类型：繁殖蚁、工蚁和兵蚁。工蚁主要担负采食、筑巢、开路、喂养幼蚁、蚁王、蚁后等任务;兵蚁则执行防御任务，可分为物理防御和化学防御。进行物理防御的兵蚁具有发达的下颚骨，用于咬食入侵者;进行化学防御的兵蚁具有发达的额腺，额腺仅存在于相对高等的白蚁家族的兵蚁品级中，如鼻白蚁科Rhinotermitidae、齿白蚁科Serritermitidae和白蚁科Termitidae” ，可分泌多种化学物质抵制敌害侵扰 。

　　近年来，越来越多的人开始研究白蚁品级特异基因的表达，并提出了基因调控假说例如高山象白蚁takasagoensis Nts19.1基因仅在兵蚁头部大量表达，nojo等研究发现，该基因的转录产物与香叶基香叶基焦磷酸(GGPP)合成酶基因的转录物同源，因此将该基因命名为NtGGPPSl，原位杂交显示其表达部位位于额腺表皮分泌细胞中，说明NtGGPPS1与兵蚁防御分泌物质的合成途径有关 。Masaru等从高山象白蚁兵蚁头部分离了一种兵蚁特异蛋白Ntspl，相对分子质量为26 kD，在其N一末端有1个疏水的信号肽序列，并且这一蛋白与其它昆虫的分泌载体蛋白序列同源，表明Ntspl可能属于分泌载体蛋白家族 。

　　Shigeyuki等研究了山林原白蚁兵蚁分化中l2个基因的差异表达，这些基因分别编码表皮蛋白(cuticle protein，CP)，核苷酸结合蛋白，核糖体蛋白和肌动蛋白结合蛋白。在发达的下颚骨中，表皮蛋白基因的最高表达水平在山林原白蚁不同的发育阶段是不同的。HsjCP1，HsjCP2，HsjCP3在发育2周时大量表达，HsjCP4则在先兵期大量表达。SAP域是各种蛋白的DNA结合结构域，HsjSAP在个体发育2周和先兵期大量表达，而在静态蜕皮期表达较少，推测此蛋白可能与DNA结合有关，有关该蛋白的具体功能还有待于进一步研究 。Miura等在山林原白蚁下颚腺中发现了一种兵蚁特异的蛋白SOL1，虽然SOL1蛋白的具体功能还不清楚，但有证据表明它是下颚腺分泌物的主要成分，并且和一些疏水配基结合，SOL1可能作为一种信息素样的分子在群体成员中发挥通讯功能 。

　　StaM尼n基因编码RNA结合蛋白，在山林原白蚁发育1周后表达水平开始增加，周后到发育成兵蚁这段期间表达增加到最高水平，由于下颚中大部分是表皮和神经组织，此蛋白被认为在白蚁品级分化的表皮形成和神经元修饰过程中具有mRNA定位功能 。U2AF是剪接体的基本成分，HsjU2AF在兵蚁分化中的表达量增加，2周时达到高峰，在静态蜕皮期表达不增加，据此Shigeyuki推测在兵蚁分化中剪接过程加快了，表明可能存在品级特异的可变剪接 。总之，白蚁品级分化分子机理的研究大多是不明确的，随着分子生物学和基因组学的发展，将极大促进这一领域的研究。

5 小结

随着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已成为近年来国内外研究的热点，但目前还存在许多亟待解决的问题。虽然白蚁品级分化相关的多种蛋白已经得到了分离和鉴定，但对其具体功能和分子作用机理仍不十分清楚，基因沉默方法对基因功能的研究将起重要作用，蛋白质分析新方法与传统方法的结合将促进蛋白质结构和功能的研究;虽然基因工程菌在白蚁肠道有效地表达并成功感染其它白蚁个体，但还要进一步解决其在白蚁肠道中的持久稳定性问题和在土壤中的转染问题，作者所在的实验室正致力于构建有效和稳定的工程菌株用于白蚁的防治。相信随着研究的不断深入，白蚁研究的诸多问题将会越来越为人们认识清楚，新型绿色的白蚁防治方法终将会取代传统的高毒高污染的化学药剂。

南京白蚁防治中心、白蚁防治、http://www.njbyfz.cn/