巴氏新小绥螨足Ⅰ感受器功能研究及NPC2基因鉴定

发布时间：2020-06-05 05:43

【摘要】：21世纪以来,利用各种生防因子控制害虫(螨)俨然已成为农业可持续发展的重要方向之一,其中巴氏新小绥螨Neoseiulus barkeri便是一类极具应用前景、可用来防治叶螨、蓟马等吸汁性害虫(螨)的重要的捕食性天敌。昆虫(螨)需要通过化学感受器完成寻找和选择猎物、交配及产卵等重要生理活动,通常触角是昆虫最主要的化学感受器官,但研究发现螨类的化学感受器是位于足Ⅰ跗节背面和须肢末端的刚毛区。环境中疏水性的脂溶性气味小分子能够引起昆虫化学感受器产生嗅觉反应,而位于触角淋巴液内的气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)则最先参与嗅觉反应的第一步--结合气味分子并运载至受体。有关螨类嗅觉研究进程中,一方面前人发现一类虫害诱导植物挥发物(Herbivore--induced plant volatiles,HIPVs)可促使捕食螨发生嗅觉反应进而快速定位到猎物,另一方面在一些非昆虫纲节肢动物体内研究发现一类Niemann-Pick type C2(NPC2)蛋白,替代行使OBPs的功能。然而有关巴氏新小绥螨化学感受器、化学感受器对其嗅觉行为的影响以及气味运载蛋白NPC2都鲜有研究,因此本文从巴氏新小绥螨化学感受器的形态特征水平、室内行为水平和分子水平对其嗅觉机制进行初步探究,以期为今后深入研究提供参考。本试验主要研究内容如下:1.利用扫描电镜观察了巴氏新小绥螨不同螨态须肢平截末端和足Ⅰ跗节背面的刚毛感受区,着重描述了雌成螨须肢末端和足Ⅰ跗节背面刚毛感受器的形态和分布情况并据此推测其功能、作用。电镜结果显示须肢平截末端的感受区刚毛具窝,长度较短,端部逐渐缩小,推测该刚毛区感受器具机械感知功能;而足Ⅰ跗节背面的感受区刚毛形态类型分为三种锥形刚毛,又进一步通过足Ⅰ跗节背面破损刚毛呈现的内部形态推测该刚毛区具有嗅觉感受器。2.利用Y型管进行了巴氏新小绥雌雄成螨对整体HIPVs气味(二斑叶螨为害的豇豆叶片)和六种单一HIPVs成分(茉莉酸甲酯、顺式-3-己烯基乙酸酯、芳香樟、β-石竹烯、水杨酸甲酯和罗勒烯)以及雌螨对不同浓度罗勒烯的嗅觉定向行为反应,结果表明HIPVs对巴氏新小绥螨雌雄成螨的选择行为都具有显著影响,其中整体HIPVs对巴氏新小绥螨的吸引率要强于单一成分HIPVs;雄螨的偏好选择率要高于雌成螨;不同浓度的罗勒烯对巴氏新小绥螨的吸引力也存在显著性差异,高浓度20μg/μL、200μg/μL罗勒烯对雌成螨才存在吸引力,低浓度吸引力与对照无显著性差异;3.为探究巴氏新小绥螨足Ⅰ跗节感受区在嗅觉反应中发挥的作用,利用截肢实验操作切除掉巴氏新小绥螨雌螨足Ⅰ或足Ⅳ前部分,并检测其对整体HIPVs与三种单一HIPVs成分(芳樟醇、β-石竹烯和罗勒烯)的嗅觉行为反应,结果表明切掉足Ⅰ前部分的巴氏新小绥螨雌成螨对HIPVs的偏好选择不复存在;但切掉足Ⅳ前部分的巴氏新小绥螨雌成螨对不同HIPVs成分的偏好选择性不受影响。4.利用分子生物学实验克隆获得了三个NPC2基因cDNA序列,结果表明Nbar NPC2-1、Nbar NPC2-2和Nbar NPC2-3编码的氨基酸个数分别为146、153和174;蛋白质结构域预测结果显示3个NPC2蛋白都属于MD-2家族;系统发育分析表明,3个NPC2均属于NPC2基因家族,但分属于不同的进化枝,其中Nbar NPC2-1、Nbar NPC2-2与推测为日本弓背蚁的气味运载蛋白Cjap NPC2、中红侧沟茧蜂Mmed NPC2a、棉铃虫Harm NPC2-1聚为同一分支。利用荧光定量PCR对三个Nbar NPC2在巴氏新小绥螨不同螨态的表达谱进行研究,结果表明Nbar NPC2-1和Nbar NPC2-2在雄螨期相对表达量都最高,可能在雄螨交配过程中起感知雌成螨的性信息素的作用;Nbar NPC2-1在雌成螨期相对表达量也较高,推测Nbar NPC2-1同时在巴氏新小绥螨雌成螨的气味识别过程中起非常重要的作用。综上结论,本研究论文丰富了巴氏新小绥螨嗅觉机制的理论研究内容,为开发利用巴氏新小绥螨气味运载蛋白靶标位点提供了研究基础。
【图文】：

须肢,巴氏,扫描电镜图,跗节

图 2.2 巴氏新小绥螨雌螨须肢扫描电镜图。Fig 2.2 SEM micrograph of the palpal of female N. barkeri. (Tib: 胫节 tibia;Tar: 跗节 tarsus;V-: 腹侧 ventral；di: 末梢区域 distal field).14

巴氏,扫描电镜图,刚毛

形态细节描述：胫节的刚毛都结构简单、在顶端逐渐变细；须肢末端胫节背侧面表面的刚毛以一个小角度从远侧伸至须肢跗节，因此这些刚毛的尖端呈现出靠近跗节末梢的短刚毛。跗节处刚毛包括背侧毛和腹侧毛，腹侧刚毛有的长度会远远超过其他刚毛长度（图 2.2）。在跗节平截末端有 9 条末端钝尖头的刚毛，形成了“末端区”（图 2.2 B）。感受区刚毛位置排列方式为：7 条刚毛位于跗节圆周上（di-1—di-4，di-7—di-9），2条刚毛处于中间位置（di-5、di-6）；di-5 在最中心区域；di-8 和 di-9 的刚毛窝底部凸起；di-4、di-6、di-8 刚毛顶端倾向于簇为一群，di-7 顶端通常与此三条簇拥在一起的聚集点有一定距离。从刚毛外部形态描述：9 条刚毛均基部膨大且有一向上突起的臼状窝，表面有纵纹，，顶端钝圆，为刺形感器；Di-5 和 di-9 直立生长，为短曲刺形感器；其余感器和周围刚毛均中部稍微有点弯曲，顶端成钩状，为长曲刺形感器。2.2.2 巴氏新小绥螨足部感受器的超微结构结果分析A B
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S476.2

【参考文献】