烟粉虱不同生物型传播番茄黄化曲叶病毒机制研究

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烟粉虱(Bemisia tabaci)属半翅目,粉虱科,是一种重大外来入侵害虫,危害包括蔬菜、花卉、棉花等在内的600多种寄主植物。烟粉虱是一种至少由32个生物型(或被称为隐种)组成的复合种,其中B型和Q型烟粉虱入侵性强,危害也更严重。20世纪90年代B型烟粉虱进入我国并给我国园艺作物带来严重经济损失,2005年在我国云南首次发现了Q型烟粉虱,在随后的几年内,发现Q型烟粉虱有逐渐取代B型的趋势,2009年底我国已经至少有21个省市发现了Q型烟粉取代了B型。与此同时,伴随着Q型烟粉虱种群的快速扩散,由烟粉虱传播的番茄黄化曲叶病毒(Tomato Yellow Leaf Curl Virus,简称TYLCV)导致的番茄黄化曲叶病毒病在我国从南到北多地发生并流行蔓延,给我国的番茄生产带来了巨大的经济损失,局部地区甚至整棚绝收。然而关于烟粉虱传播番茄黄化曲叶病的传毒机理以及伴随B、Q型烟粉虱之间的竞争取代而发生的番茄黄化曲叶病毒病的大发生机制研究尚不清楚。因此,本研究以目前烟粉虱的主要危害生物型B型和Q型为研究对象,筛选出了鉴别B、Q型以及外形相似的温室白粉虱的分子标记,比较了B型和Q型烟粉虱在不同时间内对TYLCV的获毒能力以及烟粉虱传播TYLCV相关基因GroEL的表达,同时运用RNA干扰技术对GroEL基因进行功能验证,研究结果为进一步阐明烟粉虱对TYLCV的传播机制补充了资料,也为烟粉虱传播番茄黄化曲叶病毒病的预防和控制提供理论指导和科学依据。主要结果如下:1三种粉虱类害虫的RAPD标记研究:通过RAPD检测,从120条随机引物中筛选出2条种间特异性很强的随机引物,分别为OPA-17(5’-GACCGCTTGT-3’)和OPE-03(5’-CCA GATGCAC-3’),它们作为最适宜的区分B型、Q型和温室白粉虱三种粉虱害虫的RAPD引物,通过优化PCR条件,建立了OPA-17对三种不同粉虱害虫的清晰、不同个体间稳定性强且差异明显的扩增谱,且在多个地方采集的烟粉虱样本中得到了预期的结果。2三种粉虱类害虫的SCAR标记:利用上述RAPD分子标记得到的特异性的扩增片段,分别转化为温室白粉虱、烟粉虱B型、烟粉虱Q型的SCAR标记,成功地建立了适于供试三种粉虱PCR扩增鉴定的特异性引物对,扩增片段分别为412bp,387bp,507bp。这3对引物仅能在特定粉虱体内扩增出相应的条带,且扩增结果稳定,重复性很强。经过对田间粉虱害虫种群的扩增发现,所建立的温室白粉虱、烟粉虱B型和Q型的分子标记适用性很强。3采用荧光定量PCR技术对B、Q型烟粉虱传播TYLCV的相关基因GroEL的表达进行研究。结果表明:在检测的五个时间段内(6h-72h), Q型烟粉虱的病毒捕获量均显著高于B型;病毒获取量达到饱和的时间也明显早于B型烟粉虱。表明Q型烟粉虱无论在获毒能力还是在获毒时间上均显著强于B型烟粉虱。荧光定量PCR技术比较了烟粉虱传毒相关蛋白基因GroEL在两种生物型烟粉虱体内表达量的差异,结果表明在两种生物型内,带毒个体GroEL基因的表达量显著高于未获毒的烟粉虱个体,且该基因在Q型烟粉虱是否获毒的状态下的表达量是B型获毒状态下为1.55倍,非获毒状态下为1.68倍,且差异显著(P<0.05)。说明感染TYLCV后,烟粉虱体内GroEL的表达量升高,可能显示二者存在着密切关系。4利用RNA干扰技术对研究了烟粉虱传毒相关基因GroEL的表达根据B型烟粉虱内共生菌Hamiltonella所编码的GroEL基因序列,设计了特异性引物扩增了B型烟粉虱的GroEL片段,合成相对应的dsRNA,并通过注射的方法将dsRNA导入到烟粉虱伪蛹体内,随后采用RealtimeRT-PCR技术测定了不同干扰时间后,B型烟粉虱体内目的基因mRNA的表达水平。结果表明:不同剂量的dsRNA在注射不同时间后的干扰效果有所差异,随着注射后时间的增加,GroEL基因的mRNA水平都呈现下降的趋势,且注射dsRNA浓度在3-4ng/μl时,注射GroEL基因的dsRNA后48h后mRNA水平显著下降60-70%,随后该基因表达量逐渐恢复,96小时后基本恢复到原来水平。GroEL基因干扰后,烟粉虱对TYLCV的获取能力和传播能力的变化尚待深入求证。5烟粉虱感染TYLCV后生理学特性变化B型烟粉虱和Q型烟粉虱种群获毒72小时及持续饲养在带毒番茄寄主上,测定感染TYLCV对B型和Q型烟粉虱的解毒酶系及保护酶系活性的影响。结果表明:(1)解毒酶系的活性:B型和Q型烟粉虱羧酸酯酶(CarE)活性和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)的高低顺序均为获毒72小时>健康番茄种群>长期带毒饲养种群,而多功能氧化酶(P450)活性为长期带毒饲养种群>获毒72小时>健康番茄种群。(2)保护酶系的活性:B型和Q型烟粉虱过氧化氢酶(CAT)的活性,过氧化物酶(POD)的活性和超氧化物歧化酶(SOD)的活性的高低顺序均为长期带毒饲养种群>获毒72小时>健康番茄种群。研究结果暗示了烟粉虱多功能氧化酶和保护酶可能由于受到TYLCV病毒的感染诱导而活性升高,且感染时间加长,其活性更高。
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