棉铃虫响应光胁迫的特点及分子机制研究

发布时间：2020-08-01 15:15

【摘要】：光是昆虫生长发育的重要因子之一,与昆虫自然生境不同的光源可对其造成光胁迫。棉铃虫Helicoverpa armigera(H.armigera)是典型性的夜行趋光昆虫,但是夜间人工光源会对其产生胁迫作用,对其寿命、繁殖力和抗氧化酶系都产生了影响。截至目前对于昆虫响应光胁迫的相关研究还少有报道,昆虫的趋光机理亦不明确。本研究解析了棉铃虫对长期光胁迫的生物学响应,构建了棉铃虫的头部转录组并解析了其响应光胁迫的差异表达基因,鉴定了棉铃虫响应光胁迫的神经肽基因并明确其表达特征,比较了棉铃虫和模式昆虫果蝇响应光胁迫时热激蛋白的表达特点,这些研究对阐明棉铃虫响应光胁迫的特点及分子机制具有重要意义,为阐明昆虫趋光机理提供理论基础。主要结果如下:1棉铃虫对光胁迫的生物学响应本研究测定了长时间的紫外光胁迫对棉铃虫寿命、产卵、幼虫及蛹的发育历期,研究结果表明,棉铃虫在长期的光胁迫下,成虫、幼虫和蛹的发育历期都比对照组显著延长,总产卵量并无显著差异。光胁迫组蛹的过冷却点明显上升。2棉铃虫头部转录组数据库的构建及响应光胁迫的差异表达基因研究棉铃虫雌成虫在UVA、白光及黑暗对照的头部混合样品构建转录组,共拼接52,513个Unigene,在7个不同数据库中功能注释成功的Unigene个数为:27,958(NR:53.24%)、17,105(NT:32.57%)、18,347(Swiss Prot:34.94%)、19,031(KOG:36.24%)、19,797(KEGG:37.70%)、143(GO:0.27%)以及19,167(Inter Pro:36.50%)。差异基因分析显示,UVA组与黑暗组相比,表达下调基因为33761条,上调基因17087条,总差异基因为50848条。其中,注释为p450、热激蛋白、神经肽的差异基因的数量分别为117、62、13条。这些数据提供了棉铃虫在转录水平上响应光胁迫的重要信息库,有助于解析棉铃虫光胁迫相关通路和生物过程。3棉铃虫响应光胁迫的神经肽基因的鉴定及表达获得了34、17和58个编码神经肽、前体酶以及受体基因的unigenes。雄虫IMFamide、leucokinin和s NPF基因在响应光胁迫的过程中发生了转录水平的显著改变,其中s NPF上调表达,IMFamide,leucokinin下调表达。但雌虫神经肽基因并无改变。4棉铃虫和模式昆虫果蝇热激蛋白响应光胁迫的表达鉴定出11个棉铃虫热激蛋白基因Hsp19.5(KX845558)、Hsp19.7(KX845559)、Hsp20.0(KX845560)、Hsp20.7(KX845561)、Hsp20.8(KX845562)、Hsp21.4(KX845563)、Hsp22.0(KX845564)、Hsp27.2(KX845565)、Hsp60(KX845566)、HSC 70(KX845566)和HSC 90(KX845566),结合模式昆虫果蝇已报到的11个热激蛋白基因,研究了他们在响应光胁迫后的表达模式,发现热激蛋白家族基因互相作用共同抵御光胁迫。光胁迫诱导高水平上调表达的果热激蛋白基因的起始密码子的上游区域存在的与抗性相关的转录因子结合域。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S433.4
【图文】：

紫外,棉铃虫,寿命

图 2.1 长期紫外胁迫对棉铃虫雌性成虫寿命的影响Fig.2.1 Long term effects of UV light stress on female adult longevity of H. armigera

棉铃虫,紫外,寿命

图 2.1 长期紫外胁迫对棉铃虫雌性成虫寿命的影响Fig.2.1 Long term effects of UV light stress on female adult longevity of H. armigera

产卵量,棉铃虫,紫外,光胁迫

图 2.3 长期紫外胁迫对棉铃虫平均产卵量的影响ig.2.3 Long term effects of UV light stress on mean egg production per day of female oarmigera2 长期光胁迫处理对棉铃虫幼虫历期的影响长期光胁迫后棉铃虫幼虫的发育历期的变化如图 2.5。对照组为 19.07±，长时间光胁迫组为 21.78±1.19 天，两组之间存在显著差异，长时间光胁棉铃虫蛹的发育历期显著延长（P < 0.01）。

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