赤拟谷盗和四纹豆象对低氧/高二氧化碳、电离辐照和苯甲酸甲酯的响应机制

发布时间：2021-11-11 10:52

　　世界范围内,由仓储害虫所导致的损失大约占到储存总量的5%-10%,对人类的粮食安全造成严重的威胁。物理防治是一种经济环保的控虫方法,通过改变粮食的储藏条件,降低仓储害虫的扩散速度,最终达到控制虫害的目的。物理防治主要包括控制光照、贮藏温度和湿度、改变密封粮仓气体成分等方法,以及微波、电离辐照等技术。化学熏蒸剂是目前控制仓储害虫最有效的方法,但是新发现的熏蒸剂/杀虫剂在大规模应用前,需要数年时间的研究,并且要考虑到毒性残留等健康问题。低氧/高二氧化碳环境、电子束辐照和化学熏蒸剂/杀虫剂能够造成昆虫生存力降低。昆虫对这些胁迫因子的响应机制涉及信号转导、转录因子调控、基因表达、蛋白翻译等多种复杂的生物学变化。本论文以赤拟谷盗和四纹豆象为研究对象,以RNA-seq测序技术为基础,结合生物学与分子生物学等生理生化实验,研究分析仓储害虫在低氧/高二氧化碳环境下的基因表达调控,筛选抗性基因;研究低氧/高二氧化碳环境减弱电子束辐照的杀虫效果的分子机理;探索低氧/高二氧化碳环境结合苯甲酸甲酯熏蒸剂的联合控虫方法。主要结果如下:1.筛选赤拟谷盗和四纹豆象在低氧/高二氧化碳胁迫下的响应基因低氧/高二氧化碳（... 

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(A)果蝇应对低氧/无氧胁迫的生理变化

上海交通大学博士学位论文6涉及三羧酸循环以及呼吸链复合物，另外一些涉及信号转导途径的基因被诱导上调，包括表皮生长因子（Epidermalgrowthfactor,EGF）、胰岛素途径（Insulinpathway）、Notch途径以及Imd(Immunedeficiency)/Toll免疫途径等[21-23]。图1.1(A)果蝇应对低氧/无氧胁迫的生理变化示意图(B)一氧化氮/环鸟苷酸（NO/cGMP）通路和(C)低氧诱导因子（HIF）通路。Figure1.1(A)Pathwaysofphysiologicalchangesunderhypoxia/anoxiainDrosophila.(B)NO/cGMPpathwayand(C)HIFpathwayinresponsetohypoxia.BAC

上海交通大学博士学位论文8率更高。虽然18%的二氧化碳能够增加2%氧气对四纹豆象幼虫的杀除效果，但是也需要至少15天以上的低氧/高二氧化碳联合处理才能完全杀死昆虫。图1.2四纹豆象幼虫在2%氧气和2%氧气+18%二氧化碳胁迫下的死亡率Figure1.2Mortalityofbruchidlarvaeexposedtocontrolledatmospherescontaining2%O2withandwithout18%CO2之前的结果表明，四纹豆象幼虫应对2%氧气+18%二氧化碳+80%氮气胁迫时，绝大多数呼吸作用酶受低氧/高二氧化碳胁迫下调表达，如图1.3所示。然而目前赤拟谷盗和四纹豆象响应低氧/高二氧化碳胁迫的分子机理还不清楚，应答元件及信号转导通路与果蝇是否相同不得而知，限制进一步研究仓储害虫的胁迫适应机制，因此需要借助于组学技术，如基因组学、转录组学和代谢组学等，从分子水平上探究仓储害虫在低氧/高二氧化碳胁迫下的耐受机理。


本文编号：3488729