论文部分内容阅读
灰飞虱对水稻的危害包括刺吸危害和传播条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)引起的水稻条纹叶枯病,而后者的危害更为严重。水稻条纹叶枯病曾对我国长江中下游地区及东南亚各国的水稻生产造成了毁灭性的打击。而带毒(RSV)灰飞虱群体是发生危害的罪魁祸首,其在灰飞虱种群中所占的比例高低、群体的生存状态及对极端环境的耐受性等,某种程度上决定着水稻条纹叶枯病是否发生及严重程度。因此,带毒灰飞虱群体的生存状况很值得重点关注。而环境胁迫因子(最常见的是极端高温、极端低温和农药)对种群的发生发展和扩繁至关重要。已有研究证实,包括RSV在内的持久性传播的植物病毒能够改变寄主昆虫的基因表达水平,进而直接或间接的影响其体内的代谢及一些生理生化指标的含量。那么带毒在遭受环境因子胁迫后,其耐受性是否发生改变。本课题的研究对象为带毒灰飞虱群体和无毒灰飞虱群体,运用生物学及分子生物学的技术方法对带毒与无毒群体在极端高温、极端低温和农药胁迫后,体内相关抗寒指标、耐热指标及解毒酶的影响进行了研究。详细结果如下:(1)带毒灰飞虱4龄若虫群体的抗寒性显著高于无毒群体。对带毒和无毒灰飞虱进行了 4℃下不同处理时间、不同温度下处理4h的冷胁迫后,得到胁迫时间-存活率和胁迫温度-存活率曲线,结果表明带毒灰飞虱存活率显著高于无毒灰飞虱。带毒灰飞虱的过冷却点和结冰点(-13.176℃和-9.868℃)均低于无毒灰飞虱(-10.614℃和-8.472℃)。对上述两群体4℃冷胁迫0、2和4d后发现,游离水、脂肪和糖原含量在处理前无显著差异,无毒灰飞虱游离水含量随处理时间的延长显著增加,当冷胁迫4 d时带毒灰飞虱游离水含量(64.061%)显著低于无毒灰飞虱(73.244%),而带毒灰飞虱体内糖原含量随时间显著升高,冷胁迫4d时其糖原含量(97.295 μg.mg-1)显著高于无毒若虫(43.581 μg.mg-1);带毒与无毒灰飞虱海藻糖含量随处理时间的延长都显著增加,冷胁迫2 d和4 d时带毒灰飞虱(2d:3.97μg·mg-1,4d:4.52μg·mg-1)海藻糖含量显著高于无毒灰飞虱(2d:2.47μg·mg-1,4d:3.15μg.mg-1)。综上,灰飞虱被RSV侵染后体内过冷却点降低,在遭受极端低温胁迫时其体内抗寒物质积累的速度加快,因此带毒群体在应对低温胁迫时较无毒群体更具有抗寒性。(2)带毒灰飞虱4龄若虫群体的耐热性显著高于无毒群体。对带毒和无毒灰飞虱进行了 40℃下不同处理时间、不同高温下处理2 h的热胁迫,得到胁迫时间-存活率和胁迫温度-存活率曲线,结果表明带毒灰飞虱存活率显著高于无毒灰飞虱。对上述两群体在37℃下进行热胁迫0.5h和1h,检测其体内4个热激蛋白基因的相对表达量。结果显示:在热处理前,带毒灰飞虱基因Hsp60(2.71倍)、Hc70(1.29倍)和Hsp90(1.43倍)相对表达量显著高于无毒灰飞虱倍;在热激处理0.5 h和1h后,Hc70相对表达量显著高于无毒灰飞虱(2.42倍,1.66倍)。综上,RSV的侵染使带毒灰飞虱体内热胁迫相关基因的相对表达量上调,增强了其对高温的耐受性。(3)带毒灰飞虱群体对吡虫啉的耐受性显著高于无毒群体。应用点滴法对两群体进行吡虫啉毒力检测,结果表明带毒灰飞虱的存活率显著高于无毒灰飞虱。其中带毒4龄若虫和雌虫致死中浓度分别为无毒虫的1.480倍和4.276倍。通过解毒酶抑制剂增效试验发现,多功能氧化酶在灰飞虱对吡虫啉的解毒代谢中起主导作用(增效比:6.146倍和2.265倍),带毒灰飞虱多功能氧化酶抑制更为明显。通过320mg·L-1的吡虫啉胁迫处理上述两群体0、12、24和48 h后,对其体内三种解毒酶的比活力测定后发现:带毒雌虫的酯酶(EST)比活力随处理时间的延长显著升高,在处理12 h(1.276倍)和24 h(1.605倍)后显著高于无毒雌虫;带毒与无毒雌虫多功能氧化酶(MFO)比活力在处理后显著升高,处理后12 h(1.277倍)和48 h(1.169倍)带毒雌虫显著高于无毒雌虫。通过320 mg·L-1的吡虫啉胁迫处理上述两群体0 h、12 h、24 h后,对试虫体内11个CYP450基因和2个EST基因相对表达量进行了后发现:未经吡虫啉胁迫处理的带毒雌虫体内CYP6FU1(2.05倍)、CYP4E1(13.65倍)和CYP353D1v2(4.74倍)等基因的相对表达量显著高于无毒灰飞虱;在吡虫啉处理12h后带毒雌虫CYP439A1v3(3.49倍)和CYP353D1v2(4.82倍)的表达显著高于无毒群体;在吡虫啉处理24 h后带毒雌虫CYP439A1v3(3.49倍)、CYP4DE1(2.15倍)和CYP353D1v2(3.36倍)的表达显著高于无毒雌虫。综上,RSV的侵染显著提高了部分灰飞虱体内部分CYP450基因的相对表达量,间接提高了MFO的活性,使带毒雌虫在应对吡虫啉胁迫时较之无毒雌虫具有更高的吡虫啉耐受性。