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植物病毒在与介体昆虫长期的互作过程中,能够对介体的生命活动产生多种多样的影响,例如植物病毒可以直接或者间接操纵介体昆虫的行为、生理、防御等,从而促进病毒的传播。烟粉虱Bemisia tabaci(Gennadius)是一种世界性的重大农业害虫,在世界各地广泛传播并爆发成灾,给农业生产造成了严重的损失,且因其生存能力强、寄主范围广,能够传播400多种植物病毒,被称作为超级媒介昆虫。其中,烟粉虱以半持久方式传播的瓜类褪绿黄化病毒(Cucurbit chlorotic yellows virus,CCYV)近年来在世界范围内流行,给瓜类等作物造成了严重的损失,并且其危害范围和程度还在进一步的加大。众所周知,目前对于烟粉虱的防控方法仍主要以化学合成杀虫剂为主,尤其是新烟碱类杀虫剂。然而,由于新烟碱类杀虫剂长期大量的使用,已经造成了很多地区的烟粉虱对其产生高抗现象,并且来自杀虫剂的选择压力,可能是导致近年来很多地区Q型烟粉虱成为优势种群的原因之一,伴随着Q型烟粉虱的抗药性逐渐增强,导致烟粉虱的防治越来越困难。所以媒介昆虫抗药性的逐年升高以及其传播的植物病毒给农业生产带来了巨大的损失,以至于对我们的粮食安全构成持续性威胁。然而,烟粉虱传播植物病毒特性与其抗药性二者之间是否存在内在的联系还未被广泛关注和深入研究。本实验就以CCYV、Q型烟粉虱B.tabaci以及新烟碱类杀虫剂吡虫啉(Imidacloprid)为研究对象,利用昆虫行为学、分子生物学等技术,研究半持久性传播的CCYV与介体昆虫烟粉虱抗药性之间的相互关系,为进一步理解介体昆虫和其传播的病毒在长期的协同进化中相互适应性提供理论参考。结果如下:(1)CCYV提升了烟粉虱对杀虫剂吡虫啉的耐受性在对携带CCYV和健康烟粉虱进行吡虫啉耐药性生物测定时发现,携带CCYV 10 d的烟粉虱校正死亡率显著低于健康烟粉虱(P=0.0445)。基于这一生物学现象,我们进一步采用q RT-PCR对烟粉虱抗吡虫啉相关基因CYP6CM1以及其上游调控因子ERK(extracellular signal-regulated kinases)、p38(p38 kinases)、CREB(c AMP-response element binding protein)等表达量进行研究,结果发现,携带CCYV的烟粉虱体内CYP6CM1表达量在获毒10 d和15 d时极显著上调(P<0.001);其上游调控因子p38、CREB在烟粉虱获毒10 d也显著上调(Pp38=0.0024,PCREB=0.0013)。同时,我们也测定了烟粉虱携带CCYV后其体内谷胱甘肽-S-转移酶(GST)、羧酸酯酶(Car E)和多功能氧化酶(P450)等相关解毒酶活性,发现在烟粉虱获毒1 d时,与对照相比,除了Car E酶活性没有差异,GST酶活性呈现下降趋势(P=0.0237),但P450酶活性则显著升高(P=0.0092)。随着烟粉虱获毒时间的延长,解毒酶活性有短暂升高的现象,在获毒5 d时,解毒酶活性均显著升高(PGST=0.0224,PCar E=0.0293,PP450=0.0104),在10 d和15 d时处理组与对照组之间没有差异。表明烟粉虱在携带CCYV后,激活了自身的解毒代谢能力,表现在抗吡虫啉相关基因CYP6CM1表达量极显著上调和解毒酶活性的短暂升高,从而提升了对吡虫啉的耐受性。(2)抗性烟粉虱有较强的传毒能力利用RNAi技术,研究沉默吡虫啉抗性相关基因CYP6CM1后烟粉虱获得CCYV的能力,研究发现,与对照相比,沉默CYP6CM1的烟粉虱获得CCYV的量在1 h(P=0.0373)、3 h(P=0.0076)内显著降低。进一步比较了吡虫啉不同抗性水平的烟粉虱(即抗性/敏感性烟粉虱)获毒和持毒能力。结果表明,在获毒方面,抗性烟粉虱的获毒能力强于敏感性烟粉虱,抗性烟粉虱在2 h和6 h内获毒量显著高于敏感性烟粉虱(P2 h=0.0257,P6 h=0.0301),但抗性烟粉虱的持毒能力则相对较弱,即在持毒1 d(P=0.0108)、3 d(P=0.0029)、9 d(P=0.0012)后,抗性烟粉虱持毒量显著下降。进一步通过测定抗性和敏感性烟粉虱蜜露分泌量来研究不同抗性水平对取食的影响。结果发现,在抗性和敏感性烟粉虱取食24 h后,抗性烟粉虱分泌的蜜露量显著高于敏感性烟粉虱(P=0.0318)。据此我们推测,可能是由于抗性烟粉虱需要更多的取食来平衡抗性升高所带来体内的能量消耗,从而在增加取食行为的同时,导致快速获毒和失毒(即持毒能力下降)。那么对于半持久方式传播的CCYV而言,烟粉虱的获毒和持毒周期都较短,而抗性烟粉虱能够快速获取病毒,并将病毒传播到新的寄主植物上,从而促进了该病毒的扩散。结论我们的研究结果表明,在敏感种群中,烟粉虱获得CCYV后能够提升对吡虫啉的耐受性,此外,抗性烟粉虱种群传播CCYV的能力更优于敏感性烟粉虱,那么病毒与介体昆虫在长期的协同进化与互作过程中可能形成了一种互惠互利的关系。