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棉铃虫Helicoverpa armigeria(Hübner)是重要的农业害虫,它对包括棉花、玉米在内的多种农业经济类植物有很大危害,每年棉铃虫害都会给我国带来严重的经济损失。通过寄生蜂来防治棉铃虫已经受到人们的广泛关注。中红侧沟茧蜂Microplitis mediator(Mm)是棉铃虫的天敌,中红侧沟茧蜂将卵产在棉铃虫体内后会使后者生长发育变缓且不能成功进入蛹期。寄生一周以后,幼蜂从棉铃虫体内钻出并结茧,而寄主棉铃虫也会随之变得衰弱最终死亡。 调控棉铃虫生长发育的激素主要有蜕皮激素(20E)和保幼激素(JH)。我们用试剂盒检测了寄生与未被寄生棉铃虫体内蜕皮激素滴度的变化,从数据中可以看出,被寄生后棉铃虫体内蜕皮激素含量降低。另外,我们还利用LC-MS测定了棉铃虫血淋巴内的保幼激素滴度。从结果可以看到,由于寄生蜂的干扰,棉铃虫体内的保幼激素含量升高。由此可以看出,中红侧沟茧蜂寄生棉铃虫会导致寄主棉铃虫体内保幼激素异常升高和蜕皮激素异常降低,从而使棉铃虫生长发育迟缓。 通过实验我们发现,中红侧沟茧蜂的寄生对棉铃虫体内糖代谢水平产生了很大的影响。我们利用GC-MS检测了棉铃虫血淋巴中循环糖以及糖代谢中间产物的变化。结果显示,被寄生后棉铃虫血淋巴中的海藻糖含量大幅度上升,与之相反,葡萄糖的水平则是降低的。而糖中间代谢产物,如六磷酸葡萄糖(6-P-Glucose)含量虽然有上升趋势,但是丙酮酸含量明显降低,受其影响,三羧酸循环(TCA循环)中重要的中间代谢产物苹果酸含量明显降低。另外被中红侧沟茧蜂寄生后,棉铃虫体内的糖原含量显著下降。除此之外,通过糖原染色技术我们观察到,被寄生后棉铃虫脂肪体中糖原的积累量明显减少,而且从形态上看,被寄生的棉铃虫体内糖原的分布很分散。我们还检测了寄生后棉铃虫体内三脂酰甘油(TAG)含量的变化,发现TAG的含量也有明显下降。在能量代谢方面,我们对棉铃虫体内ATP和NADH含量进行检测,发现被寄生后棉铃虫的ATP和NADH均减少。因此证明寄生后棉铃虫整体的能量代谢处于较低水平。由此看来,中红侧沟茧蜂对寄主产生了“代谢干扰”,从而导致棉铃虫糖代谢水平以及能量代谢水平的降低。 通过分析转录组数据,我们发现被寄生后棉铃虫的糖酵解和TCA循环通路中,大部分酶在转录水平上是下调的。为了验证转录组数据,我们选取了一些代表性的基因做定量验证,其结果与热图数据保持一致。 根据近期报道得知,在蚊子正常发育过程中,保幼激素能够与其核受体methoprene-tolerant(Met)从而抑制糖代谢速率。还有研究表明,在鳞翅目昆虫体内有两个Met基因,分别为Met1和Met2,且幼虫时期主要由Met1发挥保幼激素受体的作用。因此根据以上报道以及已有结果我们推测:中红侧沟茧蜂寄生棉铃虫导致寄主体内保幼激素含量升高,从而抑制了寄主体内的糖代谢水平。 为了验证以上的假设,我们合成Met1的双链RNA(dsRNA)对二龄早期棉铃虫幼虫进行干扰,在注射双链24小时之后,用中红侧沟茧蜂寄生被干扰的棉铃虫个体。通过显微镜观察和生物统计,我们发现:干扰且被寄生后的棉铃虫(iMet1Mm_Ha)体内,部分中红侧沟茧蜂幼蜂生长发育变缓且出茧率仅为45%(人工饲养情况下正常出茧率为100%),而iMet1 Mm_Ha的体重与对照组相比也明显增加。 通过定量验证,我们发现iMet1 Mm_Ha中参与糖酵解和TCA循环的基因明显上调。除此以外,iMet1 Mm_Ha血淋巴中海藻糖浓度明显下降,葡萄糖水平也呈下调状态,而六磷酸葡萄糖等糖代谢中产物的含量明显上升。另外iMet1Mm Ha中糖原、TAG能够正常积累,通过染色也可以发现iMet1 Mm_Ha脂肪体内糖原的积累量增加。与此同时在能量代谢方面,iMet1 Mm_Ha体内的ATP和NADH含量明显上升。 通过对本课题的研究,我们在中红侧沟茧蜂如何通过调控寄主内棉铃虫保幼激素来抑制其糖代谢水平方面有了更深一层的了解。