二烯丙基三硫醚对麦蛾雌虫生殖调控的研究

发布时间：2020-08-04 12:31

【摘要】：麦蛾Sitotroga cerealella Olivier属于世界性储粮害虫,危害日益严重。目前,麦蛾的防控主要以化学防治为主,但随着“3R”问题越来越严重,寻找一种安全有效环境友好型的农药迫在眉睫。近年来,众多研究表明植物源杀虫剂是一类对人低毒,环境友好型的农药,具有杀虫谱广、作用靶标多的优点,可有效地解决“3R”问题。本课题组前期研究发现二烯丙基三硫醚(大蒜精油主要活性物质)对麦蛾的交配行为具有干扰作用,从而降低了麦蛾的产卵量;同时,通过转录组的结果亦发现二烯丙基三硫醚在亚致死剂量条件下调控了麦蛾众多与生殖相关基因的表达。为了进一步阐明二烯丙基三硫醚对麦蛾成虫生殖能力的调控作用,本论文主要从二烯丙基三硫醚对麦蛾卵巢发育、卵子发生、产卵量、三个卵壳蛋白基因的表达等几个方面进行了研究,主要结果如下:1、二烯丙基三硫醚对麦蛾卵巢管发育的影响。解剖观察初羽化、羽化6h、12h、24h时麦蛾卵巢的发育状态,结果表明:卵巢管内排列着不同发育阶段的滤泡,初羽化的麦蛾卵巢管较短、卵巢内卵子数量少且体积小;随着羽化时间的逐渐增长,麦蛾卵巢管的长度逐渐增长,卵子数量逐渐增多且其体积亦在逐渐增大。但经二烯丙基三硫醚熏蒸6h、12h、24h后的麦蛾卵巢发育均受到了明显地抑制:麦蛾卵巢管延伸变慢且长度明显短于对照,卵巢管内滤泡数量低于对照,卵巢基部卵室的大小亦受到抑制。2、二烯丙基三硫醚对麦蛾卵巢发育超微结构的影响。二烯丙基三硫醚熏蒸羽化6h的麦蛾7h后,解剖取样麦蛾的卵巢,并利用透射电子显微镜观察其发育的超微结构,结果表明:麦蛾卵巢的每根卵巢管基部、端部的滤泡发育形态明显受到抑制。对照组卵巢管基部的滤泡微绒毛已退化,且已进入卵壳形成时期,而二烯丙基三硫醚处理组的卵巢管基部滤泡微绒毛清晰可见,且仍处于卵黄积累的后期阶段;对照组卵巢管端部滤泡中的卵母细胞已经积累较大的卵黄颗粒,而二烯丙基三硫醚处理组中所积累的卵黄颗粒较小,表明其发育阶段较对照组缓慢;对照和处理组卵巢管中部的滤泡形态则无显著差异。二烯丙基三硫醚熏蒸羽化6h的麦蛾24h后,透射电子显微镜观察表明:三个部位的滤泡结构均形成卵壳,对照和处理组无显著差异。因此,二烯丙基三硫醚熏蒸麦蛾可以抑制麦蛾的卵子发生速度,但不能停止麦蛾卵子发生过程。3、二烯丙基三硫醚对麦蛾产卵量的影响。二烯丙基三硫醚密闭熏蒸麦蛾雌虫6h后,结果表明:麦蛾的产卵量、体内剩余卵量、抱卵量与对照无显著性差异。处理12h和24h后的麦蛾,其产卵量明显下降,但体内剩余卵量高于对照,表明二烯丙基三硫醚对麦蛾的产卵能力有抑制作用;但抱卵量(总的怀卵量)显著低于对照,表明二烯丙基三硫醚对麦蛾的卵子发生过程有抑制作用。4、二烯丙基三硫醚对麦蛾三个卵壳蛋白基因表达的影响。从麦蛾转录组数据库中获得三个卵壳蛋白基因的序列信息,根据序列设计引物,并克隆了其全长序列:基因S.cerealella Chorion 191开放阅读框为438bp,编码145个氨基酸,预测的分子量为14.7kDa,等电点为4.9;基因S.cerealella Chorion 668开放阅读框555bp,编码185个氨基酸,预测的分子量为17.1kDa,等电点为4.9。基因S.cerealella Chorion 7774开放阅读框564bp,编码188个氨基酸,预测的分子量为17.4kDa,等电点为4.4。三个卵壳蛋白基因与B类卵壳蛋白距离较近,表明其属于B类卵壳蛋白。三个卵壳蛋白基因的时间表达谱趋势相似,在蛹期即可检测到其表达信号,羽化6h后表达量显著增长,到羽化12h后表达量达到高峰,其后三个卵壳蛋白基因的表达量逐渐降低。二烯丙基三硫醚熏蒸羽化6h的麦蛾雌虫7h后,卵壳蛋白基因S.cerealella Chorion191、S.cerealella Chorion 668、S.cerealella Chorion 7774表达量与对照相比均没有显著性变化。总之,通过以上的研究,作者初步明确了二烯丙基三硫醚对雌性麦蛾生殖能力的调控方式:二烯丙基三硫醚通过抑制麦蛾的卵巢发育、卵子发生进度以及数量,并减弱麦蛾了的排卵能力,从而最终降低了麦蛾的产卵量。研究结果为进一步开展大蒜素对麦蛾生殖调控的分子机制研究奠定基础,为麦蛾的综合治理提供理论依据。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S379.5
【图文】：

昆虫卵,类型,卵母细胞,营养细胞

使卵子达到成熟，然后受精后产出体外（Davey 1985）。不同的昆虫有着不同的卵巢管数量。根据其卵子形成过程中卵母细胞吸收营养方式的不同，可分为无滋式、多滋式、和端滋式（图1-1）。多滋式卵巢管中滤泡由一个卵母细胞与其相关的营养细胞及周围一层滤泡上皮细胞组成。滤泡被认为是卵子发生的最基本的单元（King 1970; Telfer 1975）。营养细胞与其相关的卵母细胞第一次在龙虱科昆虫中进行了描述（Giardina 1901; Gunthert 1910），后来，King and Büning（1985）在黑腹

过程图,卵壳,过程,卵黄膜

6图 1-2 家蚕卵子发生的过程（Yamauchi and Yoshitake 1984）Fig1-2 The oogenesis of bombyx mori壳卵壳的超微结构十分复杂。在卵子发生过程中的卵壳生成期，滤系列的结构蛋白和非结构蛋白，这些物质按照特定的空间和时间间交联的形式组装成特殊的胞外结构（Konstandi et al 2005; Mincucci et al 1996; Waring et al 2000）。Yamauchi 和Yoshitake（198卵壳结构层包括卵黄膜层、低电子密度均匀层、小脊柱层、薄片卵壳类似一个具有生物活性的液体结晶物，是由一些具有螺旋状成。卵壳组装的过程十分精细，按照一定的时间和空间顺序进行

麦蛾卵,滤泡

3 结果与分析3.1 二烯丙基三硫醚对麦蛾卵巢发育的影响3.1.1 初羽化麦蛾卵巢发育的观察如图 3-1、3-2 所示，麦蛾具有一对卵巢，每侧有四根卵巢管，卵巢管中排列着不同发育阶段的滤泡。初羽化、羽化 6h、12h、24h 的麦蛾卵巢管长度分别为 7.24±0.23mm、8.76±0.25 mm、9.76±0.24 mm、10.90±0.43 mm，随着羽化时间的增长，麦蛾卵巢管不断的延长；初羽化、羽化 6h、12h、24h的麦蛾卵巢管的滤泡数分别为 54.93±1.54、70.50±2.09、74.96±2.10、88.00±2.42，随着羽化时间的延长，麦蛾卵巢管内滤泡数量不断地增加。总之，麦蛾卵巢发育的总体趋势为随着羽化时间的延长，麦蛾卵巢管不断地延长，卵巢管中的滤泡数也不断地增加，基部的卵子也越来越成熟。

【参考文献】