褐飞虱翅型及生殖可塑性发育的分子机制研究

发布时间：2020-09-19 09:35

　　 昆虫表型的可塑性发育是指相同基因型的生物在面对不同环境条件时产生不同表型的现象。对昆虫多型现象的研究不仅有助于理解昆虫与异质化环境共进化关系,而且对害虫防治也具有实践意义。翅多型现象是昆虫表型可塑性的一种重要形式。褐飞虱是一种典型的翅二型昆虫,相同的基因型能够产生长翅以及短翅两种形态。长翅型飞虱具有发育完全的翅和间接飞行肌,能够长距离飞行,有助于种群扩散;而短翅型飞虱虽然不能够飞行,却具有更高的繁殖能力,有利于种群的增长。因此,褐飞虱翅二型分化的内涵主要体现在翅形态可塑性、间接飞行肌发育可塑性、生殖可塑性这三个方面。本文利用比较转录组数据分析、RNAi以及酵母单杂交等手段研究了翅二型分化的分子调控机制,得到如下主要研究结果:(1)筛选得到了与褐飞虱长短翅转换相关的重要翅发育网络基因。通过比较转录组分析,对翅型分化敏感期不同翅型褐飞虱胸部转录组进行了比较。结果发现在翅型分化敏感期长翅飞虱氨基酸,脂质等代谢相关基因显著下调表达,但是产能相关的丙酮酸脱氢酶表达量显著上调。此外,翅发育网络基因中只有Nlvestigial(Nlvg)和Nlspalt(Nlsal)的转录出现了显著性差异,其他基因的表达在此期间并未有显著性差异。(2)Vestigial调控飞虱翅与间接飞行肌的可塑性发育。FoxO转录因子是胰岛素信号途径的一个主要调控因子,本文发现FoxO可与Nlvestigial的内含子区结合抑制其转录,其结合序列为GTAAACA,从而抑制翅与间接飞行肌的发育。相反,当FoxO被抑制时,Nlvestigial正常转录,产生长翅型飞虱。在本文同时发现白背飞虱的vestigial在长翅型飞虱中的表达要显著高于短翅型飞虱并受到胰岛素信号通路的调控。通过干扰白背飞虱vestigial,证实了 Sfvestigial能够影响白背飞虱翅以及间接飞行肌的发育。(3)初步明确了褐飞虱生殖可塑性的乙酰化调控方式。通过western blot的方法确定了组蛋白去乙酰化酶基因NlHDAC1是褐飞虱雄虫重要的组蛋白脱乙酰化酶。通过比较转录组分析以及qRT-PCR的方法,发现了 NlHDAC1可能通过调控Nlflightin的转录影响间接飞行肌的发育,从而影响雄虫交配信号的产生。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S433
【部分图文】：

为害最重要的害虫之一（Ｘｕｅ邋ｅｒａ／．，２０１４）。《中国农业年鉴》以及《中国粮食年鉴》逡逑等统计数据显示自２００５－２０１６期间，稻飞虱每年在我国水稻种植区为害面积超过逡逑２０００万公顷次（图１．１）（中国农业年鉴２００６；中国农业发展报告２００７－２００９；中逡逑国粮食年鉴２０１０－２０１１；中国农业发展报告２０１２；中国粮食年鉴２０１３－２０１７）；其逡逑中在２００８年前后，我国水稻种植区连续爆发稻飞虱灾害，严重影响我国粮食生逡逑产（林拥军等．，２０１１）。逡逑４００0ｉ筚位：万公

本文编号：2822343