烟粉虱与球孢白僵菌的互作及转录组分析

发布时间：2019-02-27 15:55

【摘要】：球孢白僵菌是防治烟粉虱的重要生防因子之一。昆虫对虫生真菌的免疫反应以及昆虫与真菌互作机制的研究一直是以菌治虫领域的研究热点。本论文以烟粉虱-球孢白僵菌互作体系为研究对象,在室内根据侵染率,耐热性和产孢量筛选出对烟粉虱若虫高效的球孢白僵菌菌株;用比较生命表的方法分析了球孢白僵菌对烟粉虱后代的亚致死影响;用q RT-PCR技术检测了球孢白僵菌在烟粉虱若虫体内的生长动力学;通过比较真菌处理的烟粉虱和对照的转录组,筛选出烟粉虱对球孢白僵菌的免疫应答相关基因。全文的主要结果与结论如下:1、对烟粉虱高效的球孢白僵菌菌株筛选生测了22株球孢白僵菌对烟粉虱的侵染率和致死中时(LT50),其中侵染率高于70%同时LT50小于5d的菌株有13株;对上述13株菌株进行产孢量测定,其中有7株菌株的产孢量高于3.0×108个孢子/cm2;耐热性试验发现,45℃处理1h时,有6株菌株萌发率超过60%,而处理2h时,仍有2株菌株(即GZGY-1-3和SCWJ-2)的萌发率高于60%,表现出极强的耐热性。通过上述筛选,我们得到了GZGY-1-3和SCWJ-2两株性状优良的菌株作为烟粉虱的生防菌株。2、球孢白僵菌对烟粉虱后代生命表参数的亚致死影响在上述筛选的基础上,分别以GZGY-1-3菌株和蒸馏水处理的烟粉虱3龄若虫羽化出的成虫作为处理组和对照组母本,比较其子代的生命表数据。结果显示,球孢白僵菌处理的烟粉虱与对照之间在成虫前期、总产卵前期、1-4龄若虫存活率和生命表参数上存在着显著差异。这些结果表明亲代经球孢白僵菌处理的烟粉虱其子代种群增长要比对照组慢,死亡率高,但生殖能力并无显著性影响。3、球孢白僵菌侵染烟粉虱的生长动力学和毒力比较用生测法测定了3株球孢白僵菌(GZGY-1-3、SCWJ-2、WLMQ-20)在高浓度(1×108孢子/m L)和低浓度(1×106孢子/m L)下对烟粉虱4龄若虫的毒力,用实时荧光定量PCR技术对真菌在宿主体内的拷贝数进行了定量,用荧光显微方法观察了白僵菌侵染烟粉虱的过程。生测实验结果显示:不论在高浓度还是低浓度下,菌株GZGY-1-3杀死烟粉虱所需的时间最短。对于同一菌株,其高浓度下的毒力显著高于低浓度下的毒力。实时荧光定量PCR实验显示,接触高浓度孢子后烟粉虱获得的孢子数远远高于接触低浓度时的孢子数。接种后,每一菌株和每一浓度下的真菌生长都表现出一个相似的模式。然而,尽管它们的生长模式是相似的,但是却存在着量上的差异,由致病性强,浓度高的菌株侵染的昆虫体内的最终真菌拷贝数高。荧光显微技术观察到的白僵菌对烟粉虱的侵染过程证实了定量PCR的结果。这些结果说明菌株间毒力的差异在一定程度上是由真菌生长动力学的量化差异所决定的。4、感染球孢白僵菌的烟粉虱若虫免疫应答转录组分析采用新一代高通量测序技术对感染和非感染白僵菌的烟粉虱4龄若虫进行了测序分析,并筛选了差异表达基因;利用生物信息学工具对转录组测序得到的基因进行了功能注释、分类以及参与的信号通路展示。组装得到非冗余Unigene 232 554个。对所有的基因进行差异表达分析发现:以P0.05为标准筛选得到了1 166个差异表达基因,其中上调表达基因有474个,下调表达基因有692个,其中,与免疫相关的基因有405个;GO富集分析发现:有416个GO term有富集现象,包括156个生物学过程,89个细胞组分和154个分子功能;KEGG代谢通路分析将烟粉虱转录组1 145个DEG匹配到309个通路上,其中76个通路得到了富集。本研究结果为从分子水平上开展应用虫生真菌防治烟粉虱的研究奠定信息学基础。5、烟粉虱免疫相关基因的鉴定分析及q RT-PCR验证基于与已知的免疫应答基因序列的相似性,我们一共鉴定了182个与免疫相关的Unigenes。这些基因中包括46个模式识别蛋白基因;36个胞外信号调节和放大基因;30个信号转导基因;70个免疫应答效应因子。q RT-PCR检测结果显示这些基因的表达模式随着烟粉虱的发育和球孢白僵菌入侵过程变化。
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【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S476.1

【参考文献】