营养、高温和病毒PpNSRV-1对蝶蛹金小蜂成虫寿命的影响及其机理

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ayopr
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
寄生蜂具有种类繁多、表型可塑性强和寄主范围广的特点,是一类重要的生物防治资源。蝶蛹金小蜂Pteromalus puparum寄生多种鳞翅目害虫,是菜青虫Pieris rapae的蛹期优势寄生蜂。寄生蜂对寄主种群的寄生潜力与寄生蜂的寿命密切相关,延长其寿命有利于提高其田间控害防效。蝶蛹金小蜂的寿命随着环境因素变化的可塑性强。为了探明蝶蛹金小蜂寿命的影响因子及其调控机制,本论文就营养条件、热胁迫和病毒PpNSRV-1感染三种影响因素对该蜂寿命的影响和机制进行研究。主要研究结果如下:1.蝶蛹金小蜂寿命相关基因的注释结合基因组和转录组数据,根据已知的长寿基因和衰老基因序列从蝶蛹金小蜂中预测出229个可能的寿命相关基因。这些基因在IIS-PI3K/Akt途径、TOR途径、MAPK/ERK途径和AMPK途径等四个信号通路和自噬、应激反应和代谢等三个生理过程中发挥作用。预测了这些基因的保守域结构并分析了它们的表达模式。氨基酸序列排列和结构域分析表明,大多数基因在膜翅目、鳞翅目、半翅目、双翅目、鞘翅目的昆虫中是保守的。2.糖类营养对蝶蛹金小蜂成虫寿命的影响评估了在0-40%(w/v)范围内饲喂蔗糖和蜂蜜对蝶蛹金小蜂寿命的影响。结果表明,蔗糖和蜂蜜溶液对蝶蛹金小蜂雌成虫的寿命有显著的正向影响。相关性分析证实,高浓度的蔗糖与延长寿命之间有很强的正相关关系。蔗糖溶液的最适浓度为20%,蜂蜜的最适浓度为10%。通过15个寿命相关基因的表达模式分析表明,PpPTEN、PpSOD1-1和PpSOD1-3等14个基因的相对表达水平与蔗糖喂养蝶蛹金小蜂的平均寿命显著相关,PpTSC2-2、PpHDAC1和PpTSC2-3等6个基因与蜂蜜喂养蝶蛹金小蜂的平均寿命相关。最后,构建了用以上6个寿命相关基因的表达量预测寿命的回归模型并用定量PCR对该模型进行了验证。3.热胁迫对蝶蛹金小蜂成虫寿命的影响根据RNA测序得到的高质量转录组数据,对蝶蛹金小蜂雌成虫在35℃和25℃两种环境下的基因表达情况进行了分析。结果表明蝶蛹金小蜂基因表达量从处理6h开始显著变化以响应热胁迫,逐渐积累到处理5 d时产生巨大影响。短期和长期热应激的基因差异表达情况显然不同。短期热应激的差异表达基因主要参与了“多物种的寿命调控”和“内质网蛋白的加工途径”等信号通路。长期热应激的差异表达基因主要参与了一些疾病与癌症信号通路。另外,对短期和长期热应激转录组进行基因加权共表达网络分析,对共表达网络中的枢纽基因进行了预测。对转录组数据的可靠性进行验证之后,通过RNA干扰实验对预测的枢纽基因进行验证,并确认了在热应激过程中起关键作用的3个新的寿命相关基因,分别是 PpXAP5、PpELL 和 PpCathL。4.病毒PpNSRV-1对蝶蛹金小蜂成虫寿命的影响根据RNA测序得到的高质量转录组数据,对带病毒PpNSRV-1和不带病毒PpNSRV-1的蝶蛹金小蜂雌成虫的基因表达情况进行了分析。结果显示差异表达基因数目较少,且没有显著富集的基因本体(GO)功能和KEGG信号通路。基因加权共表达网络分析的结果鉴定出了一个与病毒引起的长寿性状高度相关的模块,并筛选出了基因共表达网络中的枢纽基因。枢纽基因可能在自噬途径、p53信号通路和疾病相关途径中发挥作用。5.寿命相关基因抑制剂对蝶蛹金小蜂成虫寿命的作用以注释到的蝶蛹金小蜂寿命相关基因和转录组中新鉴定的寿命相关基因作为靶标基因,选取一些抑制剂对蝶蛹金小蜂进行经口给药实验。结果发现三个抑制剂可以显著延长蝶蛹金小蜂雌蜂的成虫寿命,分别是:TOR通路抑制剂雷帕霉素(Rapamycin)、MAPK/ERK通路抑制剂曲美替尼(Trametinib)和组织蛋白酶抑制剂(Cathepsin Inhibitor)。它们对蝶蛹金小蜂的平均寿命分别延长了 34%、56%和 51%。
其他文献
水稻是全世界最重要的粮食作物,但由灰飞虱以持久增殖型方式传播的水稻黑条矮缩病毒(Rice black-streaked dwarf virus,RBSDV)严重危害水稻,并每年造成巨大的粮食产量损失。自噬作为一种先天性免疫在抵抗病毒入侵中发挥重要作用,而病毒在与寄主相互博弈过程中进化出逃避自噬或者抑制自噬机制而实现侵染,有些病毒甚至利用寄主的自噬体膜和自噬机制促进其繁殖、扩散。RBSDV侵染能否引
翅多型现象是昆虫表型可塑性的一种重要表现。褐飞虱(Nilaparvata lugens)是一种典型翅二型昆虫,能够产生长翅、短翅两种成虫。长翅型褐飞虱具有发育完全的翅和间接飞行肌,能够长距离飞行,有助于种群扩散;短翅型褐飞虱则具有更强的繁殖力,利于种群在居留地快速繁殖。褐飞虱若虫根据环境条件变化,进行扩散与生殖之间的权衡以维持种群延续。虽然前人以具有多型现象的直翅目、鞘翅目、半翅目昆虫为模型,对组
寄生蜂是一类营寄生生活的膜翅目昆虫,其寄主大部分为鳞翅目害虫。菜蛾盘绒茧蜂Cotesia vestalis是世界性十字花科蔬菜害虫小菜蛾Plutella xylostella的一类优势寄生蜂。其成功寄生需要精准调控寄主的生长发育和免疫,这些功能的实现主要依赖于寄生蜂体内携带的多种寄生因子,包括多分DNA病毒(Polydnavirus,PDV)、毒液、畸形细胞等。其中PDV是稳定整合在寄生蜂基因组上
植物病毒是严重危害农产品安全生产的生物因子,严重影响农产品的产量、品质,造成巨大的经济损失。马铃薯Y病毒属(genus Potyvirus)是植物病毒中最大的属,而芜菁花叶病毒(Turnip mosaic virus,Tu MV)是其中危害较为严重的病毒之一。在植物病毒侵染寄主的过程中,寄主基因能够以不同的方式,调控寄主对病毒的抗性,从而抑制病毒侵染。挖掘、了解这些抗性基因在病毒侵染过程中的作用及
同源异型盒(Homeobox)基因在后生动物中广泛存在,且高度保守。Homeobox基因编码一段约60个氨基酸组成的homeodomain(HD)结构域,具有与DNA特异性结合,参与转录调控的功能。褐飞虱(Brown planthopper,Nilaparvata lugens),隶属于半翅目飞虱科,为不完全变态昆虫,是我国以及东南亚各国水稻种植区的头号害虫。目前,对褐飞虱homeobox基因的研
近些年来,随着基因编辑技术的发展,基因驱动技术在害虫防治领域表现出巨大的应用潜力。CRISPR/Cas9基因编辑技术因为具有精度高、易操作、成本低等优点,目前被广泛用来构建基因驱动系统。本论文利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,在模式昆虫黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)和农业害虫斑翅果蝇(Drosophila suzukii)中分别建立了安全可控的基因驱动系统。与此同
病毒普遍存在于生物体中,极具生态和基因组多样性。昆虫作为地球上已知数量和种类最为丰富的生物类群,是多种病毒的寄主,也是虫媒病毒的重要介体。而相较于已知昆虫和潜在的病毒数量,目前对昆虫病毒的了解还远远不足。近些年来,测序技术的发展加速了昆虫病毒的发现与鉴定,使越来越多的病毒从无症状感染的昆虫宿主中被鉴定出来。黑尾叶蝉Nephotettix cincticeps是亚洲地区常见的水稻害虫,可以传播多种水
近年来,化学杀虫剂滥用导致的环境问题备受关注,以罗伯茨绿僵菌(Metarhizium robertsii)为代表的昆虫病原真菌可开发为具有生物防治功能的真菌杀虫剂,其被广泛应用于各种农林害虫的防治,在替代传统化学杀虫剂方面具有重要潜力。罗伯茨绿僵菌营寄生、腐生以及根际共生三种生活方式,既是研究真菌致病机制的模式生物,也是研究不同碳氮源营养物质应答机制的良好材料。罗伯茨绿僵菌的致病过程包括穿透昆虫体
寄生蜂作为一类重要的天敌资源,可有效控制或减少农业害虫种群数量,在生物防治中被应用广泛。在寄生体系中,过寄生和避免过寄生是最受关注的行为学现象之一,但相关的分子机制却鲜有报道。本文以果蝇-小环腹瘿蜂这一寄生体系为研究对象,发现小环腹瘿蜂寄生后可导致寄主产生逃逸行为,从而避免过寄生。进一步揭示寄主的逃逸行为是由其中枢神经系统内的活性氧水平的大量升高所引起。研究还发现,活性氧的诱导产生以及寄主的逃逸行
稻飞虱(褐飞虱Nilaparvata lugens、白背飞虱Sogatella furcifera和灰飞虱Laodelphax striatellus)是中国等亚洲国家水稻上的重要害虫,对粮食安全造成严重危害。稻飞虱是典型的翅二型昆虫,长翅型个体擅长迁飞,有助于种群的扩散;短翅型个体具有较强的繁殖能力,帮助种群迅速扩增。深入了解其遗传背景,阐明翅型分化的调控机制对研发有效的飞虱防控策略具有重要意义