蚜虫翅型分化的蛋白质组学研究
发布时间：2020-10-22 06:51
紫花苜蓿(Medicago saftiva L.)是一种重要的豆科牧草,蚜虫是其主要害虫之一,通过刺吸或传播病毒造成危害,导致苜蓿产量及营养价值下降。此外,还会分泌“蜜露”,诱发煤污病,污染牧草。蚜虫的危害、扩散与其翅多型密切相关。关于蚜虫翅型分化的问题至今尚未研究清楚。对翅二型蚜虫的研究,不仅可以揭示蚜虫翅型分化的分子机制,还可以为研究其他昆虫的翅多型现象提供一定的指导和帮助。本研究应用同位素标记的相对和绝对定量技术(isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ),研究豌豆蚜(AcyrthosiphonpisumHarris)孤雌胎生蚜的有翅型和无翅型分别在4龄若虫期和成虫期的蛋白表达,筛选出不同翅型间差异表达的蛋白(differentially expressed proteins,DEPs),并对其进行了进一步分析和探讨。在此基础上,对翅二型蚜虫中差异表达的参与蚜虫化学感知的基因(气味结合蛋白和化学感受蛋白)进行了荧光定量表达谱分析。此外,在己有的研究基础上,通过扫描电镜、透射电镜和免疫细胞化学定位的方法,对苜蓿斑蚜(Therioaphis trifolii Monell)触角上感器的类型、结构以及气味结合蛋白在触角感器上的表达进行了研究。结果如下:(1)通过iTRAQ技术共筛选出846 DEPs,在4龄若虫期和成虫期分别有569和500个,翅型蚜在两个发育阶段中共同上调的蛋白有170个,共同下调的有44个。KEGG富集分析发现DEPs在4龄若虫期和成虫期分别显著富集在33和38条通路上,主要富集在能量代谢和蛋白参与的氨基酸生物合成及代谢的相关通路上。另外,两个发育阶段的DEPs均在PPAR信号通路中显著富集。(2)通过qRT-PCR验证了 29种翅成蚜中差异高表达的蛋白在转录水平的表达,其变化趋势与iTRAQ结果相似,验证了 iTRAQ结果的可信。(3)利用qRT-PCR技术,对筛选出的参与蚜虫化学感受的气味结合蛋白(Odorant-binding proteins,OBPs)和化学感受蛋白进行(chemosensory proteins,CSPs)进行有翅蚜和无翅蚜在不同发育期及不同组织的表达谱分析。结果显示,OBPs和CSPs基因表达量在不同组织及不同发育阶段存在明显差异。2个OBPs(OBP6与OBP10)和1CSP(CSPORF2)在翅成蚜触角中显著高表达,表明在翅蚜嗅觉识别及寄主定位中发挥重要作用。另外2个翅蚜中高表达的CSPs(CSPORF1和CSPORF5)特异地表达在足和翅上。1个CSP(CSP1L)在蚜虫腹部高表达,且在无翅蚜表达量显著高于翅蚜,推测参与无翅蚜的发育及繁殖。(4)采用免疫定位研究了 OBPs在蚜虫触角的分布。明确了苜蓿斑蚜触角上感受器的种类和主要嗅觉感器——板形感器和星型感器的超微结构。在此基础上,对OBP6及另外4种OBPs进行了免疫细胞化学定位,结果显示,OBP6和OBP8在苜蓿斑蚜触角次生感觉圈上特异性较强,同时,2个OBPs在星型感器上也特异性标记,表明OBP6和OBP8具有感知苜蓿斑蚜报警信息素香叶烯A的功能。
【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】：S435.4
【部分图文】：
中国农业大学博士学位论文?第一章文献综述??蚜之间外在形态差异如图１．２所示。在形态上，除了翅和功能性的飞行肌外，翅型蚜还具有更大??的头部和胸部，较发达的复眼、小眼，较长的触角和更多感觉圈，偶尔还会有较大的腹管和尾片??（Ｋａｌｍｕｓ，?１９４５；?Ｋｒｉｎｇ，?１９７７；?Ｋａｗａｄａ，?１９８７；?Ｍｉｙａｚａｋｉ，?１９８７；?Ｉｓｈｉｋａｗａ?ａｎｄ?Ｍｉｕｒａ，?２００７；?Ｏｇａｗａ?ａｎｄ??Ｍｉｕｒａ．，?２０１４）。这些差异表现出来的是两种翅型蚜不同的生活方式。比如，为了飞行和寄主定位，??翅型极具备了精确的感知系统，且更耐饥饿（Ｔｓｕｊｉ?ａｎｄ?Ｋａｗａｄａ，?１９８７ａ，?ｂ；?Ｈａｚｅｌ】?ｅｔａｌ．，?２００５）。另??外，翅型和无翅型在形态上的差异通常与其生态学差异相关联。在生理上，翅型蚜通常具有较长??的若虫发育期和寿命，在成虫阶段的产前期和繁殖周期更长，但繁殖率低，相比而言，无翅蚜繁??殖力较强、产卵期较早、产卵量较大（ＭａｃＫａｙ?ａｎｄ?Ｗｅｌｌｉｎｇｔｏｎ，?１９７５；?Ｔｓｕｊｉ?ａｎｄ?Ｋａｗａｄａ，?１９８７ｂ；??Ｔｓｕｍｕｋｉ?ｅｔ?ａｌ．
?第一章文献综述??ＫｕｎｋｅｌａｎｄＫｌｏｆｔ，?１９７４；ＭＵｌＩｅｒｅｔａｌ．，?２００１）。外界环境因素主要包括温度、光周期、种群自身密度、??寄主植物生长状况等几个方面（图１．３）。??１）
皮激素信号通过染色质重塑导致转录激活，最终产生无翅后代。相反，拥挤效应处理后的雌蚜，??未知的化学信号激活０ＢＰ信号，这最终导致蜕皮激素信号传导的下调。没有蜕皮素诱导的转录??变化，后代就会按照默认的发育途径发育成有翅蚜（ＩｓｈｉｋａｗａｅｔａＬ，２００８）（图１．５）。对于嗅觉在??蚜虫分化中发挥何种作用，需要未来进一步的研宄。??Ｇｈａｎｉｍ等（２００６）对桃蚜化学感受蛋白ＯＳ－Ｄ２研究时发现，ＯＳ－Ｄ２在有翅蚜中高表达，且??在触角和足的表达量明显高于身体其他部位，推测化学感受蛋白与翅蚜的多种生物学功能相关。??１４??
【参考文献】
本文编号：2851254
【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】：S435.4
【部分图文】：
中国农业大学博士学位论文?第一章文献综述??蚜之间外在形态差异如图１．２所示。在形态上，除了翅和功能性的飞行肌外，翅型蚜还具有更大??的头部和胸部，较发达的复眼、小眼，较长的触角和更多感觉圈，偶尔还会有较大的腹管和尾片??（Ｋａｌｍｕｓ，?１９４５；?Ｋｒｉｎｇ，?１９７７；?Ｋａｗａｄａ，?１９８７；?Ｍｉｙａｚａｋｉ，?１９８７；?Ｉｓｈｉｋａｗａ?ａｎｄ?Ｍｉｕｒａ，?２００７；?Ｏｇａｗａ?ａｎｄ??Ｍｉｕｒａ．，?２０１４）。这些差异表现出来的是两种翅型蚜不同的生活方式。比如，为了飞行和寄主定位，??翅型极具备了精确的感知系统，且更耐饥饿（Ｔｓｕｊｉ?ａｎｄ?Ｋａｗａｄａ，?１９８７ａ，?ｂ；?Ｈａｚｅｌ】?ｅｔａｌ．，?２００５）。另??外，翅型和无翅型在形态上的差异通常与其生态学差异相关联。在生理上，翅型蚜通常具有较长??的若虫发育期和寿命，在成虫阶段的产前期和繁殖周期更长，但繁殖率低，相比而言，无翅蚜繁??殖力较强、产卵期较早、产卵量较大（ＭａｃＫａｙ?ａｎｄ?Ｗｅｌｌｉｎｇｔｏｎ，?１９７５；?Ｔｓｕｊｉ?ａｎｄ?Ｋａｗａｄａ，?１９８７ｂ；??Ｔｓｕｍｕｋｉ?ｅｔ?ａｌ．
?第一章文献综述??ＫｕｎｋｅｌａｎｄＫｌｏｆｔ，?１９７４；ＭＵｌＩｅｒｅｔａｌ．，?２００１）。外界环境因素主要包括温度、光周期、种群自身密度、??寄主植物生长状况等几个方面（图１．３）。??１）
皮激素信号通过染色质重塑导致转录激活，最终产生无翅后代。相反，拥挤效应处理后的雌蚜，??未知的化学信号激活０ＢＰ信号，这最终导致蜕皮激素信号传导的下调。没有蜕皮素诱导的转录??变化，后代就会按照默认的发育途径发育成有翅蚜（ＩｓｈｉｋａｗａｅｔａＬ，２００８）（图１．５）。对于嗅觉在??蚜虫分化中发挥何种作用，需要未来进一步的研宄。??Ｇｈａｎｉｍ等（２００６）对桃蚜化学感受蛋白ＯＳ－Ｄ２研究时发现，ＯＳ－Ｄ２在有翅蚜中高表达，且??在触角和足的表达量明显高于身体其他部位，推测化学感受蛋白与翅蚜的多种生物学功能相关。??１４??
【参考文献】
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本文编号：2851254
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