蛴螬对二氧化碳的趋性及分子机制初探

发布时间：2017-09-03 02:00

  本文关键词：蛴螬对二氧化碳的趋性及分子机制初探

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【摘要】：暗黑鳃金龟、铜绿丽金龟是我国最为常见、危害严重的地下害虫。针对蛴螬的防治,目前主要依赖化学防治,在此过程中不仅易产生抗药性,而且极易造成土壤污染,水污染等一系列环境问题。因此研究新型无污染的防治手段是人们亟待解决的问题。本研究在明确暗黑鳃金龟、铜绿丽金龟对二氧化碳的趋性基础上,分析两种金龟在不同浓度二氧化碳下的呼吸代谢方式,并以转录组数据为基础分析筛选暗黑鳃金龟和铜绿丽金龟的二氧化碳受体,为地下害虫防治提供新的依据;白星花金龟同样为害多种果蔬植物,通过测定腐食性白星花金龟对于二氧化碳的趋性,解释其趋腐性原因。实验采用“Y”型嗅觉仪测定3种蛴螬(暗黑鳃金龟、铜绿丽金龟、白星花金龟)对不同浓度二氧化碳的趋向行为,并测试蛴螬在寄主植物与最适二氧化碳浓度时的选择行为,通过探讨二氧化碳对蛴螬的引诱效力来探寻地下害虫防治的新方法。结果表明,二氧化碳可以吸引三种金龟幼虫,蛴螬对二氧化碳的趋性行为与金龟甲幼虫的取食习性有关,植食性蛴螬如暗黑鳃金龟和铜绿丽金龟都对较低浓度的二氧化碳有明显的趋性;而腐食性的白星花金龟不仅在二氧化碳浓度较低(3%)时表现趋性,同时对较高浓度(70%)二氧化碳(引起暗黑和铜绿丽金龟幼虫忌避反应的浓度)也表现出趋向行为,在花生根与二氧化碳对比选择情况下,二氧化碳对三种幼虫的引诱力减弱,表明植物根部次生代谢的气味物质也可能是影响蛴螬寄主定位行为的因素。植食性暗黑鳃金龟和铜绿丽金龟幼虫均对较低浓度二氧化碳表现趋性,但其响应浓度范围有所不同,为明确不同浓度二氧化碳下两种幼虫是否存在呼吸代谢差异,对两种金龟进行呼吸代谢的测定。应用Sable呼吸仪对暗黑鳃金龟和铜绿丽金龟在不同温度(0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃)和不同二氧化碳浓度(1%、6%、11%、16%、20%)条件下的呼吸代谢进行测定。结果表明:暗黑鳃金龟和铜绿丽金龟两种幼虫的呼吸节律模式为不规则波动型,温度对两种幼虫呼吸代谢速率的影响较大,两种幼虫可以在一定二氧化碳浓度范围(1%~16%)内保持稳定的呼吸代谢,当二氧化碳浓度增高至20%时,两种幼虫会降低呼吸代谢水平以适应环境的变化。纵观对两种金龟呼吸代谢的研究发现:暗黑鳃金龟幼虫与铜绿丽金龟幼虫在温度和二氧化碳浓度变化情况下的应答行为大致相同,对二氧化碳的响应浓度差异不是由于呼吸代谢造成的。对暗黑鳃金龟和铜绿丽金龟进行转录组数据分析,暗黑鳃金龟获得45810条Unigene,铜绿丽金龟获得Unigene共97378条。两种昆虫的Unigene长度分布比例较为相似,均在长度范围为300-499bp所占最多,各占45.47%和44.33%。暗黑鳃金龟和铜绿丽金龟Unigene在NR,Swissprot,KEG及KEGG库的注释结果显示:暗黑鳃金龟在四个数据库重叠注释的数目为9913条,铜绿丽金龟为22042条,Unigene在NR数据库中最佳注释物种均为赤拟谷盗。GO注释结果表明,两种昆虫在生物进化和分子功能水平的注释结果有极大的相似性。对所获得的GR序列进行生物信息学分析,获得引导昆虫响应二氧化碳的二氧化碳受体基因,暗黑鳃金龟3条、铜绿丽金龟2条,对获得的全长二氧化碳受体基因分析后发现其具有较高的保守性,从分子生物学角度对暗黑鳃金龟及铜绿丽金龟幼虫对二氧化碳的趋向行为进行解答。
【关键词】：暗黑鳃金龟 铜绿丽金龟 二氧化碳 呼吸代谢 二氧化碳受体
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S433.83
【目录】：

• 摘要8-10
• 英文摘要10-12
• 1 引言12-20
• 1.1 蛴螬的生物学特性以及发生危害概况12-13
• 1.1.1 植食性的暗黑鳃金龟及铜绿丽金龟12-13
• 1.1.2 腐食性的白星花金龟13
• 1.2 常见的蛴螬防治方法13-15
• 1.2.1 化学防治13-14
• 1.2.2 生物防治14
• 1.2.3 农业防治14-15
• 1.2.4 物理防治15
• 1.3 二氧化碳对昆虫与植物互作产生的影响15-17
• 1.3.1 产卵行为的影响15-16
• 1.3.2 觅食行为的影响16-17
• 1.4 探测及处理二氧化碳信号的过程17-19
• 1.4.1 感受器官和受体细胞17-18
• 1.4.2 信号转导18
• 1.4.3 二氧化碳信息的处理过程18-19
• 1.5 本研究的目的和意义19-20
• 2 材料与方法20-26
• 2.1 测试二氧化碳对蛴螬的引诱作用的材料与方法20-21
• 2.1.1 试验材料20
• 2.1.2 试验方法20
• 2.1.3 数据分析20-21
• 2.2 两种蛴螬呼吸代谢比较的材料与方法21-22
• 2.2.1 试验材料与仪器21
• 2.2.2 试验方法21-22
• 2.2.3 数据处理22
• 2.3 两种蛴螬二氧化碳受体分析的材料与方法22-26
• 2.3.1 试虫RNA提取22-23
• 2.3.2 cDNA文库建立23-24
• 2.3.3 转录组数据组装24-26
• 3 结果与分析26-49
• 3.1 测试二氧化碳对蛴螬的引诱作用26-28
• 3.1.1 三种蛴螬对7种浓度CO2的趋性行为反应26-28
• 3.1.2 三种蛴螬对花生的趋性行为反应28
• 3.2 两种蛴螬呼吸代谢比较28-36
• 3.2.1 两种金龟幼虫的呼吸节律分析28-33
• 3.2.2 温度对两种蛴螬呼吸代谢的影响33-35
• 3.2.3 二氧化碳浓度对金龟幼虫呼吸代谢的影响35-36
• 3.3 两种蛴螬二氧化碳受体分析36-49
• 3.3.1 RNA提取结果36
• 3.3.2 转录组的从头测序组装36-37
• 3.3.3 预测蛋白注释37-39
• 3.3.4 Gene Ontoloy分析39-41
• 3.3.5 暗黑鳃金龟铜绿丽金龟味觉受体及二氧化碳受体41-49
• 4 讨论49-52
• 4.1 测试二氧化碳对蛴螬的引诱作用49
• 4.2 两种蛴螬呼吸代谢比较49-50
• 4.3 两种蛴螬的二氧化碳受体分析50-52
• 5 结论52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-60
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文60

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本文编号：782165