烟粉虱内共生菌Wolbachia和Cardinium与宿主的互作及其对宿主的生物学效应

发布时间：2020-10-16 00:39

　　 烟粉虱作为世界性“超级害虫”,除了直接取食为害蔬菜和花卉外,还可以间接传播植物病毒,给农业生产带来巨大的经济损失。Wolbachia和Cardinium广泛分布于节肢动物中,利用Wolbachia所诱导的胞质不亲和(CI)来控制医学媒介昆虫已被证明是可行的,而Cardinium诱导的CI作用报道不多。黑腹果蝇体内wMel菌株因诱导CI和阻断登革热疾病传播而引起重视。但该株系能否在远缘宿主昆虫中定殖并诱导CI尚不清楚。本研究通过显微注射,将该Wolbachia株系人工转入远缘宿主烟粉虱中,旨在探讨wMel菌株在烟粉虱中能否稳定遗传,并监测外源Wolbachia在新宿主体内的滴度动态变化及两种共生菌所诱导的宿主表型,从而为利用Wolbachia控制烟粉虱种群提供理论依据。此外,本文通过转录组测序,研究烟粉虱对于外源Wolbachia转染所产生的分子响应,以探讨Wolbachia与宿主间的互作机制。本文取得了一系列重要的研究结果如下:(一)从黑腹果蝇中分离纯化Wolbachia,通过显微注射将其转入烟粉虱中,并构建烟粉虱转染单雌系。基于对单雌系的分子检测,结果表明转染后第15代(G15)烟粉虱体内依然能够检测到wMel菌株,说明外源wMel菌株已被成功转入新宿主体内,但各世代的母系传递率呈波动趋势;(二)采用FISH检测和定位烟粉虱体内外源Wolbachia和Cardinium和结果表明转染烟粉虱在不同世代和不同发育阶段均能检测到荧光信号,且含菌胞中信号最强;Cardinium在伪蛹中荧光信号强,含菌胞和周围组织及头上部均有分布,而成虫中主要分布于腹部含菌胞中;(三)采用实时荧光定量PCR分析转染烟粉虱在不同世代和不同性别的不同发育阶段的wMel菌株滴度,连续检测12代的结果表明不同世代间菌株滴度总体呈现先下降后上升的波动模式,且在G6代滴度达到峰值。总体上雌虫体内Wolbachia滴度显著高于雄虫,若虫高于成虫。而线性分析结果表明,其滴度变化与传播效率动态没有显著相关性;(四)通过对转染和未转染外源Wolbachia的烟粉虱进行不同组配的杂交实验,结果表明wMel菌株能诱导烟粉虱表达强烈的CI,且对受体宿土适合度没有显著影响;同时,Cardinium对烟粉虱种群不诱导CI,进一步证明了外源Wolbachia诱导烟粉虱产生的CI作用。(五)采用不同方式释放转染烟粉虱的结果表明,与连续三代仅释放转染雌虫或者交叉混合释放转染雌虫或雄虫相比,仅投放感染雄虫使后代雄性比例高达73.3%,可严重扭曲靶标种群的性比,这为利用wMel菌株控制烟粉虱种群提供了有价值的证据。(六)对转染24h后的烟粉虱及野生型进行转录组测序,结果显示wMel菌株的转染诱导了 1579个Unigene的差异表达。Wolbachia感染抑制了 Toll和Imd信号传导通路产生抗菌肽分子和解毒酶生物合成,但不能限制宿主的自噬和包囊作用。综上,本研究成功将外源Walachia wMel菌株人工转染到烟粉虱体内,并对wMel菌株在后代种群中的传递动态进行了较长期的监测。在此基础上,进行了生物杂交实验,证明wMel菌株可诱导烟粉虱产生强烈的CI。基于此,本文进行了烟粉虱笼罩种群控制实验,展现出良好的应用前景。最后,作者对转染单雌系进行了转录组测序和数据分析,发现了大量有价值的候选基因,为进一步验证候选基因功能和深入研究Wolbachia-宿主互作关系奠定了坚实的基础,也为利用Wolbachia调控烟粉虱等重要农业害虫种群的实践提供了重要的科学依据。
【学位单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S433
【部分图文】：

第二章外骤包括：??蝇雌成虫，去掉翅、头、足，用７０％乙醇冲洗３次，滤纸吸Ｔ水分后放入〗．５?ｍＬ离心管；??５０队ＰＢＳ缓冲液（含３０％蔗糖），用研磨棒允分次，毎次５（ＨｉＬ：??ｇ，?４°Ｃ条件下离心５?ｍｉｎ，收集上淸；??００?ｇ，?４°Ｃ条件下离心４５?ｍｉｎ后小心倾倒上淸：??吣含３０％?Ｐｅｒｃｏｌｌ的Ｈｅｐｅｓ缓冲液重悬；???ｇ，４°Ｃ下离心４５?ｍｉｎ，分三层；??的白色斜面区域，转入新的离心管，加入２００?ｕＬＳＰ?ｇ离心４５?ｍｉｎ，弃上清；??Ｌ?ＳＰＧ缓冲液重悬，冰上孵育２ｈ；??用紫外分光光度计测浓度后，置于－８０°Ｃ储存待用。??

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本文编号：2842480