禾谷缢管蚜复眼外部形态及视蛋白基因的克隆与表达分析

发布时间：2020-05-09 05:49

【摘要】：禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi(L.)属半翅目(Hemiptera)蚜科(Aphididae),是重要的麦类作物害虫之一,在世界范围内广泛分布。该虫在不同的气候条件下具有不同的生活史类型,光周期是影响影响其生活史的主要因素。视觉是生物获得外界信息的最直接的来源之一,复眼是昆虫最重要的视觉器官,其体积大小和小眼数量在一定程度上反映了昆虫视觉能力的强弱。视蛋白作为视觉感知的功能性分子,是光信号转导途径的必要成分,其基因的表达受到内源和外源多种因素的影响。本论文首先利用扫描电镜技术观察比较了五种蚜型间和两种生活史间禾谷缢管蚜复眼外部形态;克隆了禾谷缢管蚜7个视蛋白基因序列,研究了7个视蛋白基因在五种蚜型、不同发育时期、两种生活史、不同翅型和不同饲养条件下的禾谷缢管蚜中的表达模式;同时模拟秋季条件,探究了7个视蛋白基因在两种生活史禾谷缢管蚜对低温短日照响应的表达模式差异。本研究结果对于进一步揭示视蛋白在不同生活史禾谷缢管蚜响应光周期等外界环境因子变化中的作用提供基础。主要研究结果述如下:一、禾谷缢管蚜复眼外部形态本研究结果显示,禾谷缢管蚜复眼着生于头部触角基部,呈卵圆形,小眼间无感觉毛。全周期型禾谷缢管蚜的五种蚜型成蚜复眼在复眼大小、小眼数量、小眼直径上有显著性差异。综合各项指标,推测五种蚜型的视觉能力由大到小是:雄蚜有翅孤雌蚜产雌性母无翅孤雌蚜雌性蚜。全周期型和不全周期型禾谷缢管蚜无翅孤雌蚜在复眼参数的比较上未出现显著差异。二、禾谷缢管蚜视蛋白基因的克隆及序列分析本研究成功从禾谷缢管蚜中得到7个禾谷缢管蚜视蛋白基因(Rp-lwo、Rp-uvo1、Rp-uvo2、Rp-uvo3、Rp-uvo4、Rp-rho、Rp-Co),氨基酸序列分析显示,7个视蛋白氨基酸序列均具有7个跨膜螺旋结构域,包含G蛋白耦联受体家族标签,除Rp-RHO和Rp-CO外,均具有视网膜结合位点。序列相似性分析显示,7个禾谷缢管蚜视蛋白与豌豆蚜、桃蚜对应视蛋白的氨基酸序列一致性较高。系统进化树显示,Rp-LWO、Rp-UVO1、Rp-UVO2与其他昆虫视觉感光功能视蛋白聚在一类,另外四个视蛋白与其他昆虫非视觉感光功能视蛋白聚在一类。三、视蛋白基因在禾谷缢管蚜不同蚜型、发育阶段、生活史类型、翅型和饲养条件下的相对表达量分析禾谷缢管蚜7个视蛋白基因在不同蚜型、不同生长发育阶段、两种生活史类型中、不同翅型中和不同饲养条件下均有表达,但表达量有差异。全周期型禾谷缢管蚜五种蚜型中,7个视蛋白基因均在雌性蚜中的相对表达量最低,在雄蚜中的相对表达量最高。全周期型禾谷缢管蚜的不同发育阶段中,Rp-lwo、Rp-uvo1、Rp-uvo2、Rp-rho均在4龄若蚜中的表达量最低,在1龄若蚜中的表达量最高;Rp-uvo3和Rp-uvo4均在1龄若蚜中的表达量最低,在无翅成蚜中的表达量最高;Rp-Co在2龄若蚜中的表达量最高。Rp-lwo、Rp-uvo3、Rp-uvo4和Rp-Co在全周期型禾谷缢管蚜无翅孤雌蚜和有翅孤雌蚜的表达模式与不全周期型禾谷缢管蚜中无翅孤雌蚜和有翅孤雌蚜的表达模式不同。Rp-uvo1、Rp-uvo2均在两种生活史禾谷缢管蚜有翅孤雌蚜中的表达量高于无翅孤雌蚜中的表达量。长期饲养条件下,单从光周期方面看,Rp-lwo、Rp-uvo1、Rp-uvo2、Rp-rho、Rp-Co在短日照条件下饲养的不全周期型无翅孤雌蚜中的表达量高于长日照条件下饲养的不全周期型无翅孤雌蚜,而Rp-uvo3的表达模式与之相反;单从温度方面看,Rp-lwo、Rp-uvo1、Rp-uvo2、Rp-uvo4在低温条件下饲养的不全周期型无翅孤雌蚜中的表达量低于常温条件下饲养的不全周期型无翅孤雌蚜,而Rp-uvo3、Rp-rho和Rp-Co在两种条件下饲养的不全周期型无翅孤雌蚜中的表达量无显著差异。由此表明,禾谷缢管蚜视蛋白基因表达量与性别、发育时期、生活史类型、翅型相关,受光周期和温度的影响。四、低温短日照条件诱导处理对不同生活史禾谷缢管蚜视蛋白基因表达量的影响本研究模仿秋季条件,在低温短日照(12℃,8L:16D)条件下饲养全周期型和不全周期型禾谷缢管蚜三代,全周期型禾谷缢管蚜无翅孤雌蚜中Rp-lwo、Rp-uvo1、Rp-rho、Rp-Co在诱导条件下表达量上升,Rp-uvo3在诱导条件下表达量显著下降,Rp-uvo2和Rp-uvo4在诱导条件下表达量无变化;不全周期型禾谷缢管蚜无翅孤雌蚜中Rp-uvo1、Rp-uvo3、Rp-Co在诱导条件下表达量下降,其余四个视蛋白基因在诱导后表达量无变化。在低温短日照条件下两种生活史禾谷缢管蚜中视蛋白基因表达模式存在差异。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S433.39

【参考文献】

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本文编号：2655687