斑翅果蝇引诱技术和触角嗅觉基因的转录组研究

发布时间：2020-06-19 13:01

【摘要】：斑翅果蝇Drosophila suzukii Matsumura原产于东南亚,近年来入侵欧洲和美洲等多个国家和地区,造成当地水果产业严重经济损失。斑翅果蝇现已成为世界性害虫,但我国对该害虫的研究尚处于起始阶段,未引起足够的重视。因此本研究首先定量和定性分析其在我国的风险性,旨在唤起国内相关部门对该害虫的重视;本研究还探讨该害虫对不同颜色、寄主植物及其挥发物和蛋白饵剂的行为反应,旨在研发出一套斑翅果蝇高效、特异性强、稳定的诱捕技术;并对斑翅果蝇雌雄虫触角进行转录组测序分析,为研究斑翅果蝇嗅觉感受的分子机理奠定基础。主要研究结果如下:1.本文根据国际植物检疫措施标准(ISPM)规定的有害生物风险性分析(PRA)程序,应用风险性分析模型,从潜在的危害性、扩散定殖的可能性、寄主的经济重要性、国内分布情况和风险性管理难易程度5个方面,对斑翅果蝇在中国的风险性进行定性和定量分析。结果表明,斑翅果蝇的综合风险值为0.84791,在我国属于高度危险的有害生物。最后,提出相关风险管理对策,以期将风险减至可接受的范围。2.本试验通过无选择和有选择试验探究斑翅果蝇雌雄成虫对不同颜色的行为反应,并在田间测试不同颜色的诱集瓶对斑翅果蝇的引诱效果。结果发现:无论是室内还是田间试验,斑翅果蝇对紫色、黑色和红色都具有显著行为趋性,且雌雄成虫对不同颜色的行为反应相同。本研究旨在为优化该害虫高效、专一诱捕器的设计提供参考和科学依据,便于了解斑翅果蝇的视觉在寄主定位中的作用。3.本研究探明斑翅果蝇的产卵规律及对樱桃、草莓、葡萄、蓝莓、苹果和香蕉6种水果的行为趋性和产卵选择性,结果表明,斑翅果蝇羽化后第5至7 d为产卵高峰期,且产卵高峰期斑翅果蝇集中在14:00至16:00产卵;在六臂嗅觉仪中,斑翅果蝇对6种水果的嗅觉偏好为草毒=樱桃香蕉=苹果=蓝莓=葡萄,而Y型嗅觉仪中,气味偏好为香蕉=樱桃葡萄草莓=蓝莓=苹果;在无选择和有选择试验中,产卵选择偏好皆为樱桃草莓=蓝莓香蕉=葡萄苹果;斑翅果蝇对新鲜或腐烂的水果都有行为趋性,该害虫趋向于腐烂水果主要为了取食,而趋于新鲜水果主要为了产卵。另外,受损严重的樱桃、蓝莓和葡萄较轻微受损或无损伤的水果对该害虫更具引诱力。4.利用气相色谱—质谱联用仪(GC-MS)分析不同寄主水果挥发物组成。结果发现,蓝莓挥发物主要由21种化合物组成,含量较多是己酸乙酯(29.63%),反式-2-己烯醛(12.20%),其次为乙酸异戊酯(11.42%)。樱桃挥发物主要由18种化合物组成,含量最高的为已烯醛(35.52%),其次为乙酸异戊酯(13.60%);草莓挥发物主要由20种化合物组成,含量最多为己酸乙酯(42.41%),其次为己酸甲酯(7.27%)。这三种斑翅果蝇嗜好的寄主水果共有的挥发性成分为:己醇、反式-2-己烯-1-醇、乙酸异戊酯和芳樟醇。另外,蓝莓和草莓中酯类的相对含量最高,醇类次之。樱桃中醛类含量最高,酯类次之。5.测试寄主水果11种挥发性成分(己醛、2-庚酮、反式-2-己烯醛、芳樟醇、乙酸乙酯、水杨酸甲酯、己酸、α-紫罗兰酮、己醇、反式-2-己烯-1-醇和乙酸异戊酯)单独与一定比例的乙醇和乙酸混合对斑翅果蝇成虫的引诱效果,以筛选出对乙醇和乙酸混合液具有引诱增效作用的挥发物;并对这些具有增效作用挥发物进行正交试验,以找出具有最佳引诱效果的配方。结果表明:一定浓度的己醛、2-庚酮、反式-2-己烯醛和芳樟醇添加到乙醇和乙酸中对斑翅果蝇雌雄成虫的引诱具有显著的增效作用;正交试验结果得到,以各种挥发物作为溶质,乙醇和乙酸作为溶剂,按体积比(V溶质/V溶液)将1/5000己醛、1/5002-庚酮和1/5000芳樟醇混合到乙醇和乙酸中对斑翅果蝇的引诱效果最佳,引诱率达到86.4%。6.对比了啤酒废酵母生产的水解蛋白饵剂和糖醋酒液及苹果酒醋液对斑翅果蝇的室内和室外引诱效果,发现蛋白饵剂比其他两种供试引诱剂效果明显更好,对不同日龄的斑翅果蝇都具有引诱效果,且对雌雄成虫的引诱力相当。另外,蛋白饵剂添加20%的陈醋及未经稀释的蛋白饵剂对斑翅果蝇雌雄成虫的引诱效果最佳。还有,蛋白饵剂中添加0.05%多杀菌素并不会影响其使用效果,但随着添加杀虫剂剂量的增加会显著影响蛋白饵剂的引诱效果。斑翅果蝇对蛋白饵剂的反应呈现“双峰”模式,集中在8:00-10:00 A.M.和14:00-16:00 P.M.。另外,切除触角后斑翅果蝇对蛋白饵剂的选择行为显著低于未切除的果蝇,但仍有13.6%的果蝇对蛋白饵剂做出反应,说明其他感受器可能参与感受蛋白饵剂散发出的气味。该研究结果表明啤酒废酵母生产的蛋白饵剂在监测和防控斑翅果蝇种群具有广阔的前景,可作为该害虫综合防治的有效补充手段。7.采用高通量测序平台对斑翅果蝇雌雄成虫触角进行转录组测序及生物信息学分析。共获得38.1 Gb clean data,雌雄虫clean reads平均为42.31 M,检测到表达基因有16414个,新转录本有16416条。将斑翅果蝇触角基因序列与公共数据库比对,其中Nr数据库注释成功的基因最多,为15572条;而在KEGG数据库中次之,为12687条分属于44个二级代谢通路;GO数据库中的最少,为8254条分属于22个亚类,在分子功能中,其中注释较多的功能为结合、催化活性和转运活性。基因注释筛选到218个嗅觉相关基因,包括52个气味结合蛋白基因、71个化学感受蛋白基因、78个气味受体基因、14个离子型受体基因和3个感觉神经元膜蛋白基因。运用DEGseq分析表达差异的基因,以雄虫触角为对照组,分析雌虫触角转录组基因的表达情况,发现上调表达的基因有1723个,而下调表达的基因有1311个。嗅觉相关的差异基因有26个,其中10个OBP基因、10个CSP基因和6个OR基因在雌雄虫触角上差异表达,而IR和SNMP基因并未发现差异表达。本文首次研究斑翅果蝇触角的转录组,为生物控制斑翅果蝇提供了重要的基本数据和候选靶标基因,为进一步研究斑翅果蝇的嗅觉感受机制和嗅觉基因功能分析奠定基础。
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S433
【图文】：

翅果,世界分布,范围,适生区

产品到达入侵地时，该害虫具有生态适应能力强、繁殖能力强和发育历期短等特逡逑点，使得斑翅果蝇能够很快在入侵地建立种群并扩散传播［３８】。截止至２０１７年８逡逑月，斑翅果蝇在世界各地的分布范围见图１－２［３９］。逡逑Ｈａｗａｉｉ邋＾逡逑：逡逑Ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ邋ｐｒｅｓｅｒＫｅ逡逑．kN逡逑图１．２斑翅果蝇的世界分布范围丨３９】逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｄ．邋ｓｕｚｕｋｉＰ９＾逡逑预测有害生物的潜在适生区是生物入侵预警系统的重要组成部分，利用基逡逑于生态位理论的模型预测斑翅果蝇在入侵地的潜在适生区，有助于在其目的地建逡逑立有效的风险预警机制目前，国内外己有不少学者开展斑翅果蝇的适生性风逡逑险分析。例如，孙宏禹等人运用最大熵模型（ＭａｘＥｎｔ）与ＡｒｃＧＩＳ相结合的技术，逡逑在当前气候条件下，对斑翅果蝇在全球的适生区进行预测，得出其适生范围较广、逡逑４逡逑

综述文献,翅果,生活史,平均温度

图１．３斑翅果蝇的生活史（由Ｌｅｅ等人【５６］综述文献整理得到）逡逑ｉｇ．邋１．３邋Ｔｈｅ邋ｌｉｆｅ邋ｈｉｓｔｏｒｙ邋ｏｆ邋Ｄ．邋ｓｕｚｕｋｉｉ邋（ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ邋ｆｒｏｍ邋Ｌｅｅ邋ｅｔ邋ａｌ．邋Ｉ＾ｒｅｖｉｅｗ邋ａｒｔｉｃｌｅ）逡逑蝇繁殖能力强，在１０—３２°Ｃ温度范围内都能产卵在秋季最，最低温度为－３°Ｃ，平均温度为５．５°Ｃ，斑翅果蝇进入生殖滞育阶卵；待到来年春季平均温度超过１０°Ｃ，则恢复产卵行为Ｉ１４］。斑１０—５９邋ｄ，通常情况下，雌虫一生平均产卵约为４００粒［３］。在不量也不相同，如在２２°Ｃ温度下，平均产卵量为４０７．０７粒，而在

【参考文献】