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瓜实蝇[Bactrocera cucurbiaae(Coquillett)]是果蔬类作物的重要害虫,主要分布在热带亚热带区域,高温季节往往严重发生。为评价高温对瓜实蝇成虫发生的影响,设置了不同的高温处理,从生物学、生理生化、基因转录和表达等方面研究瓜实蝇成虫对高温胁迫的响应机制。主要研究结果如下:1、不同高温处理对瓜实蝇存活和繁殖及其行为的影响参考田间高温特点,设置了 33℃、37℃、41℃和45℃等高温,分别处理1h、2h和 3h;又在 31℃、33℃、34℃、35℃、36℃、37℃、41℃和 45℃等温度范围内设置了 8个不同的高温变温组合的7h变温等梯度变温处理,不同高温组合分别对瓜实蝇作用1次、2次和3次,比较不同高温处理对瓜实蝇成虫存活和繁殖的影响,并观察其高温处理后自主趋温、交配和产卵行为。结果表明,除45℃-1h后,瓜实蝇的产卵和交配次数显著增加外,高温总体上不利于瓜实蝇存活和繁殖。45℃-1h的单雌总产卵量、日产卵量、交配和产卵次数分别为692.7粒、20.4粒、41次和47次,高于对照的666粒、9.6粒、38.3次和41.3次。其它处理均表现为随温度升高和处理时间加长,存活率、产卵量、交配次数和产卵次数随之降低。自主趋温行为与处理温度和时间有明显的相关性,表现为随处理温度升高,趋向温度随之升高,处理时间延长,其趋向温度下降,45℃-1h后的趋向值最高,雌雄依次为40.2℃和39.9℃。2、不同高温处理对瓜实蝇生理生化代谢的影响经CK1(25℃)、37℃和45℃不同温度分别处理1h后,分别测定了羟脯氨酸(Hydroxyproline)、丙二醛(MDA)、乙酰胆碱醋酶(AChE)、超氧化物歧化酶(SOD)、总抗氧化能力(T-AOC)和过氧化物酶(POD)的6种瓜实蝇生理生化代谢指标,结果表明,随着温度地升高,SOD、AChE、MDA和Hydroxyproline活性随之上升,与 Ck1差异显著,均在45℃-1h处理后最高,分别为465.7(U/gFW)、0.4(μmol/min/gFW)、74.0(μmol/gFW)和 0.5(μg/mL),而 T-AOC 和 POD 在该处理后则保持高活高稳定性,分别为55.3(FRARAgFW)和31.2(U/mg protein)。3、不同高温处理对瓜实蝇卵巢发育进度解剖观察经CK1(25℃)、37℃和45℃不同温度分别处理1h后,随着温度的升高,瓜实蝇卵巢单头每日总怀卵量和单头每日怀卵量,均随之上升,在45℃-1h处理后最多,分别为648粒和21.6粒,卵巢发育进度也随温度地升高而加快,在45℃-1h处理后最快,6d即可发育成熟并怀卵,而对照则需12d。4、不同高温处理对瓜实蝇转录组和蛋白组差异表达分析分别选取CK1(25℃)、37℃和45℃分别处理1h后的瓜实蝇进行了高通量转录组测序和蛋白定量及其联合分析,其中,转录组测序共获得序列总计14,492,121,840 nt,组装结果总Unigene46,826条,总长72,693,277nt,不同处理间差异基因比较,结果表明:CK1VS 37℃C-1h总共有39,914条序列上调表达,6,491条序列下调表达,CK1VS 45℃C-1h总共有30,720条序列上调表达,15,434条序列下调表达,37℃℃-1h VS 45℃C-1h总共有8,668条序列上调表达,37,471条序列下调表达。蛋白定量共得到谱图405,232张,通过Mascot软件进行分析后,匹配到的谱图数量是50,075张,其中Unique谱图数量为42,122张,共鉴定到3,184个蛋白,14,302个肽段,其中含13,470个Unique肽段,不同处理间差异基因比较,结果表明:Ck1VS 37℃-1h中,141条序列上调表达,94条序列下调表达。在CK1VS45℃-1h中,85条序列上调表达,83条序列下调表达,在37℃C-1hVS45℃C-1h中,73条序列上调表达,182条序列下调表达。基于此,选定与瓜实蝇产卵和热胁迫密切相关的7个差异表达目的基因(Vg-1、Vg-2、Vg-3、Vitellogenin Receptor、JH-Inducible Protein、JH-Epoxide Hydrolase-2 和 HSP70),结果表明:随着温度地升高,3种卵黄原蛋白(Vg-1、Vg-2和Vg-3)和受体(Vitellogenin Receptor)的响应并不相同,均出现了显著转录差异表达,而只有Vg-3出现蛋白层面的显著差异表达,且呈现不断降低趋势,被不断转换利用。保幼激素相关的JH-InducibleProtein和JH-EpoxideHydrolase-2转录和蛋白层面的均有差异表达,前者差异表达量升高,而后者差异表达量降低。热激蛋白相关:HSP70无论在转录还是蛋白层面,都有显著差异表达,而且均是随温度上升,表达量一直升高趋势,表明在高温胁迫条件下,启动了热激蛋白的大量表达,保护虫体以应对高温胁迫。5、不同高温处理对瓜实蝇内参基因筛选及目的基因qRT-PCR分析为筛选出瓜实蝇雌成虫在高温胁迫下表达稳定的合适内参基因。本文基于实时荧光定量PCR技术测定了瓜实蝇雌成虫GAPDH、SD,β-TUB、ACT和RPL13共5个备选内参基因在3个温度CK1(25℃)、37℃和45℃分别处理1h后mRNA水平表达情况,并借助Bestkeeper、Normfinder和GeNorm 3种程序分析5个备选内参基因表达的稳定性。筛选得出 BestKeeper;SD 值排序 SD(0.06)=GAPDH(0.06)<RPL13(0.11)<β-TUB(0.15)<CT(0.23);Normfinder:稳定值排序SD(0.004)=RPL13(0.004)<GAP H(0.005)<β-TUB(0.006)<ACT(0.010);GeNorm:M 值排序SD(0.011)=RPL13(0.011)=GAPDH(0.011)<β-TUB(0.012)<ACT(0.016)。综合以上分析结果,选定SD为最稳定的内参基因,和GAPDH次之。以选定的SD和RPLL13为内参基因,采用qRT-PCR方法验证目的基因表达变化,结果表明,所选7个目的基因表达变化均与本文测序结果一致。6、目的基因克隆分析以cDNA为模板,对本文选定的目的基因经克隆及其序列分析结果表明,分析后得到的序列经与本文测序结果比对后与Vg-1、Vg-2、Vg-3、VitellogeninReceptor、JH-Inducible Protein、JH-Epoxide Hydrolase-2 和 HSP70 7个目的基因片段相似性极高,分别为:99%、99%、99%、100%、99%、99%和99%。不同模板扩增序列经NCBI同源性比对后,与之相似性最高的序列分别为:瓜实蝇预测Vg-1(XM011186834.1,ident99%%%)、瓜实蝇预测Vg-2(XM011184207.1,ident:99%)、瓜实蝇预测Vg-3(XM011186836.1,ident:98%)、瓜实蝇预测卵黄蛋白原受体(XM011179026.1,ident:99%)、瓜实蝇预测保幼激素诱导蛋白(XM011197968.1,ident:99%)、瓜实蝇预测保幼激素环氧化物水解酶-2(XM011198165.1,ident:99%)和瓜实蝇HSP70(KM112021.1,ident:97%)。各目的基因片段序列均与本研究高通量测序结果和NCBI中登记的同源序列具有较高的相似性,因此,可以判定本研究测序结果可信,所选的片段为所需要的目的基因片段。该结果可为进一步研究这些目的基因功能奠定基础(如以RNAi方式)。