萝卜蚜取食诱导拟南芥挥发性物质对蜡蚧轮枝菌的影响

发布时间：2018-02-16 17:35

  本文关键词： 蜡蚧轮枝菌 萝卜蚜 拟南芥 挥发性物质 附着胞 生化和分子机理　出处：《福建农林大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：昆虫病原真菌由于无法主动寻找寄主,往往在研究植食性昆虫诱导的植物挥发性物质(Herbivore-induced plant volatiles,HIPVs)与天敌关系时被忽略。在植食性昆虫与昆虫病原真菌关系中,植物受虫害诱导产生的HIPVs扮演什么样的角色呢?本文以拟南芥(Arabidopsis thaliana)、萝卜蚜(Lipaphis erysimi)和蜡阶轮枝菌(Lecanicillium lecanii)为研究对象,探讨了:1)蚜虫取食诱导的拟南芥产HIPVs对蜡蚧轮枝菌孢子萌发及附着胞形成的影响;2)HIPVs中影响蜡蚧轮枝菌毒力的主要成分;3)HIVPs主要活性成分对侵染相关的酶(胞外蛋白酶和几丁质酶)活性的影响;4)HIPVs主要活性成分对附着胞形成相关基因表达量的影响。本研究的目的在于系统地研究HIPVs对昆虫病原真菌毒力的影响,并从生物化学和分子生物学的角度阐明其内在机理。1.GC-MS分析不同虫口密度(1、2、4、8、16头/株)萝卜蚜诱导拟南芥产生的HIPVs,结果表明,蚜害诱导拟南芥产生的HIPVs主要成份有15种(苯甲醛、苯乙醛、萜品醇、水杨酸甲酯、薄荷醇、反-2-己烯醛、葵醇、茉莉酸甲酯、D-柠檬酸、乙酸己酯、壬醛、壬醇、1-辛烯-3-醇、3-己烯-1-醇和反式-2-壬烯醛),同时还发现HIPVs主要成分的挥发量随萝卜蚜虫口密度变化而改变。然后研究了不同虫口密度(1、2、4、8、16头/株)的萝卜蚜取食为害拟南芥诱导产生的HIPVs,对蜡蚧轮枝菌V3450菌株分生孢子萌发率、附着胞形成率以及对蚜虫的毒力的影响,结果表明:在测试梯度内,萝卜蚜虫口密度为8头/株时诱导产生的HIPVs对蜡蚧轮枝菌孢子萌发、附着胞形成以及毒力促进作用最显著。进一步通过相关性分析表明,苯甲醛、苯乙醛、葵醇、水杨酸甲酯和薄荷醇5种物质是关键活性物质。试验发现了不同蚜虫密度会诱导拟南芥产生不同的HIPVs,证实了HIPVs对昆虫病原真菌的生长和毒力具促进作用。2.用活性成分检验5种关键活性物质时发现,0.2-200 μmol·L-1苯甲醛、苯乙醛和葵醇均能抑制蜡蚧轮枝菌孢子萌发和附着胞形成;水杨酸甲酯(1μmol·L-1)和薄荷醇(10μmol·L-1和100μmol·L-1)对附着胞的形成率有显著促进作用,但对孢子萌发率影响不显著。本研究筛选出水杨酸甲酯和薄荷醇,是HIPVs中促进昆虫病原真菌孢子萌发和附着胞形成的两个关键的活性物质。3.研究了 HIPVs主要活性成分对蜡蚧轮枝菌胞外蛋白酶和几丁质酶活性的影响,相关性分析表明,茉莉酸甲酯、薄荷醇、水杨酸甲酯和萜品醇是影响两酶活性的活性物质。研究上述4个活性成分(水杨酸甲酯、薄荷醇、萜品醇和茉莉酸甲酯)对蜡蚧轮枝菌胞蛋白外酶和几丁质酶活性的影响,结果表明,水杨酸甲酯(1μmol·L-1和10 μmol·L-1)、薄荷醇(10 μmol·L-1)和茉莉酸甲酯(0.2 μmol·L-1)对蜡蚧轮枝菌胞外蛋白酶活性具有显著促进作用,而对几丁质酶无显著影响,这说明水杨酸甲酯、薄荷醇和茉莉酸甲酯可能过诱导蜡蚧轮枝菌几丁质酶和胞外蛋白酶的活性来促进其毒力。本试验从生物化学的角度揭示HIPVs与昆虫病原真菌的关系。4.测定了 HIPVs中的两个关键活性物质(水杨酸甲酯和薄荷醇)对蜡蚧轮枝菌附着胞形成关键基因cAMP、PKA、MAPK、PMK、CaM和CaMK表达量的影响。结果表明,0.1 mg·L-1和1 mg·L-1水杨酸甲酯诱导的CaM基因表达量显著高于对照(相对表达量分别为1.81和2.88),0.1 mg·L-1水杨酸甲酯诱导CaMK基因表达量显著高于对照(相对表达量为2.00);0.01 mg·L-1和0.1 mg·L-1水杨酸甲酯诱导cAMP基因表达量显著高于对照(相对表达量分别为2.21和3.36),0.01 mg·L-1水杨酸甲酯诱导PKA基因表达量显著高于对照(相对表达量为3.58)。由此可推测水杨酸甲酯可能是通过调控Ca2+信号通路而诱导附着胞形成,薄荷醇则是调控cAMP信号通路来诱导附着胞形成。实验从分子生物学的角度,初步揭示活性成分促进昆虫病原真菌附着胞形成的分子机理。本研究从生物化学和分子生物学角度探讨了 HIPVs对昆虫病原真菌的作用及机理,证实了害虫诱导寄主植物产生的挥发性物质HIPVs是昆虫病原真菌与植物化学通讯的信号物质,为加快昆虫病原真菌田间推广应用提供了理论支撑。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S476.12

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本文编号：1516064