螺虫乙酯影响扶桑绵粉蚧蜡酯合成机理的研究

发布时间：2020-08-08 15:37

【摘要】：扶桑绵粉蚧(Phenacoccus solenopsis)是一种个体小、隐秘性强、入侵速度快、寄主范围广、适应能力强的世界性入侵害虫,危害严重。其体表具有一层蜡粉,可以抵御不良的环境条件及天敌昆虫的捕食,此外,蜡粉层还影响一般杀虫剂的作用效果,使其防治十分困难。目前扶桑绵粉蚧的研究多集中在生物学特性及室内药效实验方面。螺虫乙酯防治刺吸式害虫效果较好,其作用靶标乙酰辅酶A羧化酶(ACC)是脂质合成通路中的限速酶,螺虫乙酯作用后可以使扶桑绵粉蚧体表蜡粉减少,破坏扶桑绵粉蚧的天然防御层,提高药剂的防治效果。目前,鲜少有研究者从分子水平探究药剂作用后对扶桑绵粉蚧蜡酯合成的影响。本研究采用浸叶法通过螺虫乙酯处理扶桑绵粉蚧三龄若虫,观察其对扶桑绵粉蚧的毒效并收集样品进行转录组测序和分析,从转录组水平上解析了螺虫乙酯影响扶桑绵粉蚧蜡酯合成的机制。同时挑选与蜡酯生物合成相关的几个差异基因超长链脂肪酸延伸酶基因(ELO)和脂肪酸去饱和酶基因(FAD)进行克隆及理化性质分析,并对其在不同发育阶段的扶桑绵粉蚧体内的表达水平进行了分析。主要结果如下:1.经螺虫乙酯处理后,扶桑绵粉蚧体表蜡粉明显减少且生长发育受到抑制。收集螺虫乙酯处理过的样品进行高通量测序,共获得78302个unigenes,其中Blast后e1e-5的unigenes有10208,与脂质代谢相关的有652个。与对照组相比,经螺虫乙酯处理之后,共获得1969条差异unigenes。其中与蜡酯生物合成及代谢相关的主要通路有不饱和脂肪酸的生物合成、脂肪酸的生物合成、脂肪酸降解、脂肪酸延伸等。对差异基因进行qRT-PCR验证,趋势一致性在81.25%。2.克隆了差异基因PsELO1和PsELO2,其ORF分别为810bp和1041bp,并对它们进行了序列特性分析及在不同发育阶段扶桑绵粉蚧体内的表达量变化分析。PsELO1在雌成虫产卵期表达量最高,在一龄若虫期和雌成虫期表达量最低;PsELO2在三龄若虫期表达量最高,但在整个发育历期表达量较为稳定。经螺虫乙酯处理之后,PsELO1表达量上调,PsELO2表达量下调。3.克隆了差异基因PsFAD1-4,其ORF分别为1239bp、1080bp、1053bp和849bp,并对它们进行了序列特性及在不同发育阶段的表达量变化分析。PsFAD1在雌成虫期表达量相对较低,在其它发育阶段表达水平基本稳定;PsFAD2在雌成虫产卵期表达量最高;PsFAD3表达量在整个发育历期中呈下降趋势,但变化幅度不大;PsFAD4在二龄阶段表达量较高,雌成虫产卵期表达量最低。经螺虫乙酯处理之后,PsFAD1-4相对表达量均有不同程度的上调。
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ453
【图文】：

粉蚧,扶桑,乙酯,表型

死亡率较低，但是其体表蜡粉明显减少并表现出生长发育受到抑制的表型变化（如图 2.1 所示）。图2.1 扶桑绵粉蚧取食经螺虫乙酯处理的植物叶片后表型随时间的变化Fig. 2.1 The phenotypic changes of the P.solenopsis feeeding the plant leaves treated withspirotetramat2.2.2 Illumina 测序组装及 Unigenes 同源性分析和功能注释对125 mg/L螺虫乙酯处理后的扶桑绵粉蚧样本和对照组扶桑绵粉蚧样本建立cDNA文库。经测序拼接后共获得156425个 transcriptors 和78302个 unigenes，其中Blast结果中e<1e-5的unigenes有10208个（具体结果如表2.2所示）。在所获得unigenes中，长度大于500bp的unigenes占总数的70%以上，说明测序结果良好。

物种分布,粉蚧,扶桑,同源性分析

螺虫乙酯影响扶桑绵粉蚧蜡酯合成机理的研究18图2.2 扶桑绵粉蚧Nr库 unigenes 同源性分析(A)E值分布； (B) 同源性分布； (C) 物种分布Fig. 2.2 Homology analysis against the NCBI non-redundant with a E-value cut-off of 1E-5base on the P.solesis unigenes.(A) E-value distribution; (B) Similarity distribution; (C) Species distribution对获得的 unigenes 进行 GO 注释之后，将注释成功的基因按照 GO 三个大类(BP Biological process, CC Cellular component, MF Molecular Function)的下一层级进行分类，其中在BP类中，与cellular process、metabolic process、single-organismprocess 功能相关的基因数较多，其次是 biological regulation、regulation ofbiological process 和 localization、 reponse to stimulus，在 CC 类中，与行使 cell

粉蚧,扶桑,基因

和 cell junction 功能相关的基因数最多，其次是 organelle、macromolecularcomplex、membrane；在 MF 类中，与 binding 和 catalytic activity 功能相关的基因数较多，其次是与 transporter activity 相关的基因，分类结果如图 2.3 所示。KOG分类将获得的unigenes分为26个group，将KOG注释成功的基因按KOG的group进行分类，基因总量前 10 的组为 R(General function prediction only)、T(Signaltransduction mechanisms) 、 O(Posttranslational modification, protein turnover,chaperones) 、 J(Translation, ribosomal structure and biogenesis) 、 S(Functionunknown)、K(Transcription)、U(Intracellular trafficking, secretion, and vesiculartransport)、I(Lipid transport and metabolism)、Z(Cytoskeleton)、A(RNA processingand modification)，具体结果见图 2.4。对基因做 KO 注释后，根据它们参与的KEGG 通路进行分类，如图 2.5 所示，在所分的五类中，与新陈代谢过程及有机系统相关的基因数量占较大比例。所涉及的代谢过程包括能量代谢、多糖的生物合成与代谢、脂质代谢、碳氢化合物代谢以及氨基酸代谢等，其中与脂质代谢相关的基因数量最多，有 652 个。

【参考文献】