扬州地区棉蚜寄主专化型及不同寄主植物对棉蚜基因表达的影响

发布时间：2018-10-26 15:00

【摘要】：蚜虫(Aphidoidea)是多食性害虫,由于取食范围广,可取食的植物种类多,所以就会在选择可取食植物种类上产生分化,长期进化后会产生对某一寄主的依赖性和专一性,即寄主专化型。依据豌豆蚜(Acyrthosiphon piusm Harris)、烟蚜(Myzuspersicae(Sulzer))和玉米蚜(Rhopalosiphummaidis)等有寄主专化型现象,和新疆、南京、河南等地有报道棉蚜(Aphisgossypii Glover)存在寄主专化型现象,结合扬州地区植被多样,冬季很多观赏植物都会成为棉蚜越冬的场所,春季该害虫又迁移至棉花、黄瓜等第二寄主上进行为害繁殖,因此本论文从棉蚜第二寄主着手,研究扬州地区棉蚜的寄主分化情况,并借助转录组技术测序不同寄主组棉蚜在基因表达上的差异性,继而寻找与寄主专化型相关的基因,为应用靶向技术防治棉蚜提供理论依据。为此,本论文选取棉花、黄瓜以及西葫芦三种植物作为棉蚜的寄主,研究结果如下:1.采用寄主转接建立种群生命表的方法研究棉蚜在棉花、黄瓜和西葫芦三种寄主上的分化情况,试验结果显示:棉花组棉蚜转接至黄瓜上后,只有转接后的第8、9和10天有产仔现象,净增殖率(Ro)显著下降,内禀增长率(rm)为负值,结论为棉花上棉蚜转接至黄瓜上后不能建立种群;黄瓜上棉蚜转接至棉花上后,前五天平均存活率仅39.67%,平均产仔量仅为0.24头/天,内禀增长率显著降低,因此,黄瓜上的棉蚜种群也难以在棉花上建立种群;西葫芦上棉蚜转接至其他两种寄主(棉花、黄瓜)上后,前五天平均存活率分别为85.31%和91.01%,rm0,R01,与其他两组棉蚜比较差异不显著。研究指出,棉花组与黄瓜组棉蚜互相转接后均不能够正常地建立种群,西葫芦组棉蚜与其他两组棉蚜在寄主上没有分化现象,表明扬州地区棉蚜可以分为棉花型和黄瓜型。2.通过转录组技术测序三种寄主上的棉蚜基因表达量,结果显示:在基因表达量密度分布中,棉花组棉蚜与黄瓜组棉蚜基因最集中区域的表达量差异性较大,西葫芦组棉蚜位于这两组寄主之间;以棉花组为对照,将差异性基因进行量化处理,发现黄瓜组棉蚜与棉花组棉蚜差异性基因量远远多于西葫芦组棉蚜与棉花组棉蚜的差异性基因量(P0.01、P0.05),这表明黄瓜组棉蚜与棉花组棉蚜的差异性大于西葫芦组棉蚜与棉花组棉蚜的差异性;通过Venn图得出,棉花组与黄瓜组棉蚜有8260个差异性基因,与西葫芦组有1106个差异性基因,黄瓜组与西葫芦组有276个差异性基因,棉花组与黄瓜组差异性基因数量是其与西葫芦组差异性基因数量的7.5倍,是黄瓜组与西葫芦组差异性基因数量的30.0倍;通过与GO数据库比对,发现黄瓜组与棉花组棉蚜差异性基因主要集中在代谢过程、细胞进程、生化进程调节、细胞组分、催化剂活性等模块中。3.基于转录组结果筛选出七种酶系基因组,分别为细胞色素P450、乙酰胆碱酯酶acetylcholinesterase(AchE)、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)、NADH脱氢酶复合物、热激蛋白HSP60、羧酸酯酶(CarE)以及ABC运转器(ABC transporter)。每个酶系挑选2个基因计14个基因进行实时定量PCR验证,结果发现:除CarEg1基因外,其他13个上下调基因的实时定量PCR结果与转录组的结果一致,即以棉花组棉蚜为对照,AchEg1、AchEg2、NADHg1、NADHg2、HSP60g1、CarEg2在黄瓜组棉蚜体内呈现上调,P450g1、P450g2、GSTg1、GSTg2、HSP60g2、ABCg1、ABCg2呈现下调,验证了转录组结果的准确性;同时从共同的表达结果看出,ABC、GST及P450基因组所选的两个基因表达均是显著的下调,其在棉花组棉蚜体内的表达水平要显著高于黄瓜组棉蚜,AchE和NADH脱氢酶所选的两个基因为显著的上调。研究结果表明棉蚜在与寄主的长期共存中,这五种酶系(ABC、GST、P450、AchE和NADH)基因表达水平产生了明显的差异,一方面是棉蚜适应寄主的需求,另一方面在与寄主植物的协同进化中,两者相互适应,加剧了棉蚜寄主专化型现象的延伸。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S433.39

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本文编号：2296098