美国白蛾性信息素成分与合成通路相关基因鉴定研究

发布时间：2020-10-26 09:30

　　 美国白蛾Hyphantria cunea(Drury),是一种世界性检疫害虫,被我国列入首批外来入侵物种,对我国农林业造成了严重危害。本研究对美国白蛾性信息素合成通路基因进行探究,为日后开发以基因为靶标的绿色防控药剂奠定理论基础。本研究以美国白蛾基因组数据为基础,对美国白蛾12个不同龄期不同组织的样本进行转录组测序。通过基因表达模式与同源性分析,筛选出与性信息素合成通路相关的候选基因;对美国白蛾性腺挥发物进行成分含量测定。主要研究结果如下:1.通过对美国白蛾12个样本转录组数据进行整合,共获得unigene15347条。差异基因富集分析结果表明,性腺中的基因主要具有参与生物学途径的功能,如代谢反应等,参与信号传导过程的基因较少,不具有参与繁殖过程的功能的基因。2.通过对性腺转录组注释结果进行筛选,共获得可能参与性信息素合成通路的基因122条。对所有样本中具有性信息素合成功能的候选基因进行表达水平模式分析,筛选在合成器官及个体样本中表达量较高的基因,并构建系统发育树,共获得候选基因15条。对在表达模式分析中表达水平差异不明显的PBAN与PBANr进行同源性分析。发现美国白蛾PBAN保守性不强,与参考物种PBAN基因没有明显的聚类现象,但在PBANr的系统发育树中,近缘物种有明显的聚类现象,参考的外群物种单独聚为一支,说明PBANr基因保守性强且与种间亲缘关系有关。美国白蛾PBANr基因与夜蛾科昆虫的PBANr基因聚在一起,说明美国白蛾与夜蛾科昆虫同源性较强。3.对美国白蛾性腺挥发物通过GC-MS测定其成分及含量,共测得17种成分,检测结果中具有芳香气味的化学物质占较大比例,推测昆虫在取食后将以食物为原料代谢或保留出具有香味的物质用以传递种内化学信号。本研究不仅可以丰富物种基因库,为开发以基因为靶标的美国白蛾生物防治的新方法奠定理论基础;通过性信息素合成通路的关键基因的同源性分析,确定美国白蛾与其他物种的亲缘关系;通过对美国白蛾性腺挥发物的测定,对美国白蛾化学通讯方式进行了补充。
【学位单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S433.4
【部分图文】：

图 1-1.不同性信息素的类型[13]Fig1-1 Different types of sex pheromone.1.3 性信息素的应用昆虫性信息素及其类似物在农林业生产中有着广泛的应用，具有干扰昆虫交配繁殖、测报与诱捕等功能。昆虫性信息素及其类似物不仅可引诱种内其他个体，也可以导致性信息素在自然条件下的释放受到干扰。有学者曾在 1965 年提出一

ynthase）催化丙二酰辅酶与 NADPH 形成饱和脂肪酸，脂肪酸转移酶（FattyAcransport Protein）催化性腺中的长链脂肪酸形成相应的酰基辅酶 A 衍生物，过脱氢酶（Desaturase）引入双键。脂肪酰还原酶（FattyAcyl Reductase）催肪酰前体反应生成相应的醇类信息素。醇脱氢酶（Alcohol dehydrogenase）醇类性信息素成为相应的醛类性信息素。而 Type II 类性信息素的合成通路被研究透彻。该通路以食物中的亚麻酸或亚油酸为底物，在绛色细胞中形成烃前体后，通过血淋巴以脂蛋白为载体从绛色细胞运输到性腺内。这种前体不经过任何反应被性腺分泌到体外，也可以在环氧化酶的作用下形成环氧烯被释放到环境中[11]。目前利用 RNA 干扰技术已经证明了酶类在性信息素合的重要作用，如家蚕中的一个酰基辅酶 A 去饱和酶（acyl-CoA desaturase）个脂肪酰还原酶（fatty- acyl reducturase）已被证明在性信息素的合成通路中作用[16-18]。如今，有多种鳞翅目 DES 基因功能得到了验证[19]。在家蚕、棉铃玉米螟的 FAR 基因功能通过分子克隆技术得到了验证[16, 20, 21]，ACC，FAS 等的分子特性尚未得到充分的验证[22]。性信息素合成通路的推测图如下所示， 1-2：

生美国白蛾幼虫是常见的生物防治方法，但要求在微风或无风的条件下。放置含有有毒液体棉球的诱捕器引诱雄性昆虫，也是十分常见的捕杀方式[26]。利用有针对性的性信息素的防治方式会从根源上减少美国白蛾的交配次数，从而减少子代数。科学家们对于美国白蛾性信息素的研究已经进行了几十年。使用气相色谱质谱联用仪（GCMS）是测定美国白蛾性信息素的有效工具。通过提取性腺，测定美国白蛾共具有 4 种性信息素。其中两种 TypeⅠ性信息素(9Z,12Z)-9,12-octadecadienal(I), (9Z,12Z,15Z)-9,12,15-octadecatrienal(II)，两种 Type II 性信息素 cis-9,10-epoxy-(3Z,6Z)-3,6-henicosadiene (III)和 cis-9,10-epoxy-(3Z,6Z)-1,3,6-henicosatriene (IV)。不同地区的美国白蛾性信息素的四种组分的比例是不同的，但前三种性信息素的比例是极其相似的[27]。因为对于吸引美国白蛾雄性起关键作用的信息素组分是 TypeⅠ性信息素且合成此类性信息素的通路已经被揭示，所以利用基因水平的手段对此类性信息素的合成进行干扰可以从源头上减少美国白蛾雌雄性的交配概率，从而减少种群密度。根据前人对美国白蛾研究结果，对美国白蛾 TypeⅠ性信息素合成通路进行推测，见图 1-3：
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本文编号：2856821