带毒（RSV）与无毒灰飞虱对极端温度和吡虫啉耐受性差异的研究

发布时间：2020-05-05 14:53

【摘要】：灰飞虱对水稻的危害包括刺吸危害和传播条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)引起的水稻条纹叶枯病,而后者的危害更为严重。水稻条纹叶枯病曾对我国长江中下游地区及东南亚各国的水稻生产造成了毁灭性的打击。而带毒(RSV)灰飞虱群体是发生危害的罪魁祸首,其在灰飞虱种群中所占的比例高低、群体的生存状态及对极端环境的耐受性等,某种程度上决定着水稻条纹叶枯病是否发生及严重程度。因此,带毒灰飞虱群体的生存状况很值得重点关注。而环境胁迫因子(最常见的是极端高温、极端低温和农药)对种群的发生发展和扩繁至关重要。已有研究证实,包括RSV在内的持久性传播的植物病毒能够改变寄主昆虫的基因表达水平,进而直接或间接的影响其体内的代谢及一些生理生化指标的含量。那么带毒在遭受环境因子胁迫后,其耐受性是否发生改变。本课题的研究对象为带毒灰飞虱群体和无毒灰飞虱群体,运用生物学及分子生物学的技术方法对带毒与无毒群体在极端高温、极端低温和农药胁迫后,体内相关抗寒指标、耐热指标及解毒酶的影响进行了研究。详细结果如下:(1)带毒灰飞虱4龄若虫群体的抗寒性显著高于无毒群体。对带毒和无毒灰飞虱进行了 4℃下不同处理时间、不同温度下处理4h的冷胁迫后,得到胁迫时间-存活率和胁迫温度-存活率曲线,结果表明带毒灰飞虱存活率显著高于无毒灰飞虱。带毒灰飞虱的过冷却点和结冰点(-13.176℃和-9.868℃)均低于无毒灰飞虱(-10.614℃和-8.472℃)。对上述两群体4℃冷胁迫0、2和4d后发现,游离水、脂肪和糖原含量在处理前无显著差异,无毒灰飞虱游离水含量随处理时间的延长显著增加,当冷胁迫4 d时带毒灰飞虱游离水含量(64.061%)显著低于无毒灰飞虱(73.244%),而带毒灰飞虱体内糖原含量随时间显著升高,冷胁迫4d时其糖原含量(97.295 μg.mg-1)显著高于无毒若虫(43.581 μg.mg-1);带毒与无毒灰飞虱海藻糖含量随处理时间的延长都显著增加,冷胁迫2 d和4 d时带毒灰飞虱(2d:3.97μg·mg-1,4d:4.52μg·mg-1)海藻糖含量显著高于无毒灰飞虱(2d:2.47μg·mg-1,4d:3.15μg.mg-1)。综上,灰飞虱被RSV侵染后体内过冷却点降低,在遭受极端低温胁迫时其体内抗寒物质积累的速度加快,因此带毒群体在应对低温胁迫时较无毒群体更具有抗寒性。(2)带毒灰飞虱4龄若虫群体的耐热性显著高于无毒群体。对带毒和无毒灰飞虱进行了 40℃下不同处理时间、不同高温下处理2 h的热胁迫,得到胁迫时间-存活率和胁迫温度-存活率曲线,结果表明带毒灰飞虱存活率显著高于无毒灰飞虱。对上述两群体在37℃下进行热胁迫0.5h和1h,检测其体内4个热激蛋白基因的相对表达量。结果显示:在热处理前,带毒灰飞虱基因Hsp60(2.71倍)、Hc70(1.29倍)和Hsp90(1.43倍)相对表达量显著高于无毒灰飞虱倍;在热激处理0.5 h和1h后,Hc70相对表达量显著高于无毒灰飞虱(2.42倍,1.66倍)。综上,RSV的侵染使带毒灰飞虱体内热胁迫相关基因的相对表达量上调,增强了其对高温的耐受性。(3)带毒灰飞虱群体对吡虫啉的耐受性显著高于无毒群体。应用点滴法对两群体进行吡虫啉毒力检测,结果表明带毒灰飞虱的存活率显著高于无毒灰飞虱。其中带毒4龄若虫和雌虫致死中浓度分别为无毒虫的1.480倍和4.276倍。通过解毒酶抑制剂增效试验发现,多功能氧化酶在灰飞虱对吡虫啉的解毒代谢中起主导作用(增效比:6.146倍和2.265倍),带毒灰飞虱多功能氧化酶抑制更为明显。通过320mg·L-1的吡虫啉胁迫处理上述两群体0、12、24和48 h后,对其体内三种解毒酶的比活力测定后发现:带毒雌虫的酯酶(EST)比活力随处理时间的延长显著升高,在处理12 h(1.276倍)和24 h(1.605倍)后显著高于无毒雌虫;带毒与无毒雌虫多功能氧化酶(MFO)比活力在处理后显著升高,处理后12 h(1.277倍)和48 h(1.169倍)带毒雌虫显著高于无毒雌虫。通过320 mg·L-1的吡虫啉胁迫处理上述两群体0 h、12 h、24 h后,对试虫体内11个CYP450基因和2个EST基因相对表达量进行了后发现:未经吡虫啉胁迫处理的带毒雌虫体内CYP6FU1(2.05倍)、CYP4E1(13.65倍)和CYP353D1v2(4.74倍)等基因的相对表达量显著高于无毒灰飞虱;在吡虫啉处理12h后带毒雌虫CYP439A1v3(3.49倍)和CYP353D1v2(4.82倍)的表达显著高于无毒群体;在吡虫啉处理24 h后带毒雌虫CYP439A1v3(3.49倍)、CYP4DE1(2.15倍)和CYP353D1v2(3.36倍)的表达显著高于无毒雌虫。综上,RSV的侵染显著提高了部分灰飞虱体内部分CYP450基因的相对表达量,间接提高了MFO的活性,使带毒雌虫在应对吡虫啉胁迫时较之无毒雌虫具有更高的吡虫啉耐受性。
【图文】：

分别为－５．１２°Ｃ和－３．９９°Ｃ，其中－４°Ｃ胁迫４邋ｈ两群体的存活率分别为６４．４４％和５０．９７％邋（？＝逡逑３．９９４，邋；？＜邋０．００１）；邋－６°Ｃ胁迫邋４邋ｈ邋分别为邋４９．３５％和邋２５．５６％邋０＝７．０５３，逦＜０．００１邋），带毒逡逑群体的存活率显著高于无毒群体（图２－１邋Ａ）。逦．逡逑在－４°Ｃ低温处理后得到的时间－存活率曲线方程求得上述两群体的致死中时间，分别逡逑为６．９５２邋ｄ和３．６９４邋ｄ。其中带毒和无毒在冷胁迫２、４、８和１２邋ｈ的存活率分别９３．３３％和逡逑７０．００％邋（卜７．００６，邋／？＜０．００１邋）、６４．４４％和邋５０．９７％邋（ｒ＝４．０４５，；？＜０．００１邋）、４３．３３％和邋１６．６７％逡逑Ｕ＝８．００５，邋；？＜０．００１）、４１．１１％和邋１４．４４％邋０邋＝邋８．００８，户＜０．００１），带毒群体的存活率显逡逑著高于无毒群体（图２－１邋Ｂ）。逡逑综上，带毒灰飞虱群体的抗寒能力要强于无毒群体，ＲＳＶ对灰飞虱耐寒性影响显著逡逑（不同处理时间：尸＝４９．０８４

冷却点（Ｓｕｐｅｒｃｏｏｌｉｎｇ邋Ｐｏｉｎｔｓ，，邋ＳＣＰｓ）和结冰点。结果显示，带毒灰飞虱的ＳＣＰｓ和结冰点逡逑分别为－１３．１７６。（：和－９．８６８。（：，显著低于无毒灰飞虱（－１０．６１４。（：和－８．４７２。（：）（／邋＝邋５．６８０，邋ｐ逡逑＜０．００１；广３．０９５，尸＝０．００６）（图２－２）。以上两指标的差异，也说明了带毒灰飞虱的抗逡逑寒性能优于无毒灰飞虱。逡逑过冷却点逦结冰点逡逑°Ｔ］￣ｒｕＭ逦0邋无毒群体逡逑■带毒群体逡逑Ｉ邋５逦Ｉ逦ｕ｜逡逑ｍ邋－ｉ0－邋ＬＪ邋■邋Ｉ逡逑－１５」逦逦｜逡逑＊＊逡逑图２－２：带毒和无毒灰飞虱４龄若虫的过冷却点和结冰点。图中误差线表示标准误，＊或＊＊表示带毒与无毒群体间上逡逑述指标在ｐ邋＜邋０．０５或／？邋＜邋０．０１水平上差异显著或极显著。逡逑Ｆｉｇ．邋２－２．邋Ｓｕｐｅｒｃｏｏｌｉｎｇ邋ｐｏｉｎｔｓ邋（ＳＣＰｓ）邋ａｎｄ邋ｆｒｅｅｚｉｎｇ邋ｐｏｉｎｔ邋ｏｆ邋ｖｉｒｕｌｉｆｅｒｏｕｓ邋ａｎｄ邋ｎａｔｉｖｅ邋４ｔｈ邋ｉｎｓｔａｒ邋ｌａｒｖａｅ邋ｏｆ邋Ｌ．邋ｓｔｒｉａｔｅｌｌｕｓ．邋Ｅｒｒｏｒ邋ｂａｒｓ逡逑ｉｎｄｉｃａｔｅ邋ｔｈｅ邋ＳＥ．邋＊邋Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｖｉｒｕｌｉｆｅｒｏｕｓ邋ａｎｄ邋ｎａｔｉｖｅ邋４ｔｈ邋ｉｎｓｔａｒ邋ｌａｒｖａｅ邋ｏｆ邋Ｌ．邋ｓｔｒｉａｔｅｌｌｕｓ邋（＊＊ｐ逡逑＜邋０．０１，逦＜邋０．０５，邋ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ邋ｓａｍｐｌｅｓ邋ｔ邋Ｔｅｓｔ）逡逑２．３带毒与无毒灰飞虱抗寒性相关指标的检测逡逑昆虫体内游离水含量的减少能够提高溶质的浓度
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S435.111

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本文编号：2650323