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台湾乳白蚁(Coptotermes formosanus)是危险性社会昆虫,目前白蚁的防治严重依赖业已导致抗药性的化学药物。分子生物学的进展为安全有效的白蚁防治方法的建立发挥了重要作用。了解白蚁在药物胁迫下的差异表达的基因对探讨白蚁的抗药性和防治途径具有理论和实践的意义。
本论文利用氟虫胺和杀铃脲五个不同浓度梯度组合的药物处理台湾乳白蚁,分别测定其在不同时间内的死亡率,以筛选这两种化学农药合适的浓度配比用于测定药物胁迫下白蚁的基因差异表达。结果显示:氟虫胺对白蚁产生强烈的胃毒作用。在杀铃脲的试验浓度范围内,0.001%氟虫胺药用8 d白蚁死亡率可达到90%以上;0.01%氟虫胺药用4 d白蚁死亡率为100%;0.1%氟虫胺药用3 d白蚁死亡率为100%;1%氟虫胺2.5 d白蚁死亡率接近100%。但是,杀铃脲的药效作用时间则较慢。当未加入氟虫胺,即使杀铃脲的浓度为1%时,8 d后台湾乳白蚁的死亡率仅为7.78%。
利用0.01%氟虫胺和0.01%杀铃脲混合制剂作为胁迫药物处理台湾乳白蚁工蚁24小时,利用RNA连接酶介导的RACE技术构建了被胁迫和未胁迫白蚁全长cDNA文库,通过PCR扩增、反向Northern杂交筛选差异表达的基因,对差异表达基因进行测序和生物信息学分析,为利用RNAi技术沉默相关关键基因防治白蚁提供技术基础。测序58个差异表达的克隆,获得了46个有意义DNA序列,序列长度在135-1044 bp之间,采用生物信息学方法将它们分为三类:一是有功能线索的基因:28个,包括酶类(10个)、粘液素类(1个)、转运蛋白类(1个)、抑制剂类(1个)、调节因子类(1个)、核糖体蛋白类(2个)、胶原蛋白类(1个)、免疫蛋白类(2个)、保幼激素结合蛋白类(2个)、肌动蛋白类(3个)、热激蛋白类(1个)、GTP结合蛋白类(1个),其中2个是对应于已知的白蚁共生原生生物基因(同源性分别为63%和100%),14个是对应于已知蚁虫的基因如红火蚁、埃及伊蚊等(同源性在29%-97%之间),12个是对应于其它生物的基因(同源性在28%-99%之间);二是仅知其序列而无功能线索的基因:12个;三是未知基因片段6个。
本研究结果表明台湾乳白蚁在药物胁迫下的抗药机理是多个基因参与的结果。