石蒜绵粉蚧的生物学特性和细胞色素P450在体壁脂类合成中的作用

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石蒜绵粉蚧(Phenacoccus solani Ferris)是一种在世界范围内广泛传播的植物害虫,也是中国近几年新入侵的重要有害生物。目前,国内对石蒜绵粉蚧的研究还处在初级阶段,缺少理论基础和相应的防治措施。本文从石蒜绵粉蚧对多肉类植物寄主选择进行了研究,分析了石蒜绵粉蚧在景天科、番杏科、马齿苋科和百合科4科7属7种多肉植物上的存活、生长发育、繁殖等生物学特性,在此基础上构建了实验种群生命表,并结合多肉种植大棚调查分析石蒜绵粉蚧对寄主的危害。绵粉蚧属之所以难以防治,是因为其外壳的蜡质层,这不仅增加了保水性,也降低了药物渗透作用,而细胞色素P450家族的CYP4G基因可能和绵粉蚧体壁蜡质合成有关。因此,本文通过测石蒜绵粉蚧的转录组获得CYP4G的参考序列,设计引物,成功克隆了1条石蒜绵粉蚧的CYP4G序列,分析了其在不同虫态石蒜绵粉蚧的表达量,然后用RNA干扰技术(RNA interference,RNAi)沉默CYP4G在石蒜绵粉蚧中表达,研究其对石蒜绵粉蚧表皮功能的影响。
  生物学实验结果表明:a)石蒜绵粉蚧在松锦之吹雪和姬玉露这2种多肉植物上不能完成发育周期,而在姬胧月等其它5种多肉植物上能完成世代发育,其中1、2龄若虫死亡率较高,3龄后大都能发育至成虫并繁殖产卵;b)该虫在姬胧月和黑法师上死亡率最低、产卵量和F1代卵孵化率最高,生长发育和繁殖均比较适宜,在长生草上的适应性次之,而较不适宜该虫生长发育和繁殖的为熊童子和曲玉这2种多肉植物;c)实验种群生命表进一步表明,取食姬胧月和黑法师的石蒜绵粉蚧净增值率、内禀增长率和周限增长率最高、种群加倍时间最短,而在曲玉和熊童子上取食的净增值率、内禀增长率和周限增长率最低以及种群加倍时间最长;d)石蒜绵粉蚧在景天、番杏、仙人掌、百合及马齿苋等5科24属87种多肉植物上均有不同程度的危害,且该虫在大棚中的发生情况和实验室生命表的研究结果有较好的一致性。
  石蒜绵粉蚧CYP4G的cDNA序列全长为2401bp,开放阅读框1728bp,编码576个氨基酸。CYP4G在石蒜绵粉蚧各发育历期都有表达,但表达量有显著差异,其在3龄若虫表达量最高,其次为待产卵雌成虫和2龄若虫,而在1龄若虫和初羽成虫中的相对表达量较低;用注射法和饲喂法对不同发育阶段的石蒜绵粉蚧CYP4G基因(PsCYP4G)进行RNA干扰,结果表明,两种方法均可以抑制PsCYP4G基因在石蒜绵粉蚧中的表达,其中注射和饲喂48、72h后,PsCYP4G基因表达量显著降低(P<0.05)。CYP4G表达抑制后的石蒜绵粉蚧,在低湿度环境下(30%)生存天数显著低于高湿度环境(80%)。在低湿环境中,PsCYP4G抑制后的石蒜绵粉蚧较对照组死亡率显著上升,于2-3天后其差异达到最大。对石蒜绵粉蚧若虫PsCYP4G进行RNA干扰至若虫蜕皮/羽化,石蒜绵粉蚧在蜕皮/羽化后的3-4d内死亡率超过80%,而对照组在3-4d内的死亡率低于20%。
  石蒜绵粉蚧的寄主十分广泛,但是中国还没有确立其寄主植物信息。本研究明确了石蒜绵粉蚧对多肉类植物寄生具有普遍性,而多肉是重要的观赏植物,在中国种植广流通大,故在多肉植物引种时需高度重视。其次,石蒜绵粉蚧取食多肉植物时,1、2龄期抵抗力弱,是其防治和灭杀的关键时期。第三,PsCYP4G对石蒜绵粉蚧的保水能力和存活有影响,这为后续研究石蒜绵粉蚧的防控策略奠定了理论基础。
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