光周期对稻螟赤眼蜂行为及与生物钟相关基因表达模式的影响

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稻螟赤眼蜂是稻田鳞翅目害虫的重要卵期寄生蜂,目前已经可以通过室内规模化繁育进行大田淹没式释放对害虫起到较好的防控效果。由于常规繁育的赤眼蜂货架期较短,因此在生产稻螟赤眼蜂时对赤眼蜂进行滞育处理成为延长货架期的重要手段之一。已有研究表明稻螟赤眼蜂母代经历短光照处理可以有效提高稻螟赤眼蜂的滞育效果,然而不同光周期会影响赤眼蜂的生物学特征,进而影响赤眼蜂的生产。因此,本论文以稻螟赤眼蜂为材料,探讨不同光周期对其寄生能力的影响,以及对其羽化规律的影响同时,利用转录组数据揭示基因表达的昼夜规律以及筛选了内参基因,并利用荧光定量PCR技术探究了生物钟基因clock、period、timeless和cryptochrome不同光周期下的表达模式,为揭示光周期对稻螟赤眼蜂的影响提供理论基础。主要研究结果如下:(1)光周期对稻螟赤眼蜂寄生的影响在三个光周期条件(L8:D16、L12:L12和L16:D8)下,稻螟赤眼蜂的寄生行为结果表明除短光周期(L8D16)下,寄生第4代,L8D16寄生力显著高于L12D12和L16D8光周期外,光周期对稻螟赤眼蜂的寄生力无显著差异。长光照条件下(L16:D8),L16D8光周期下寄生的稻螟赤眼蜂在第2代产生的雌性后代占比较大,显著高于L8D16和L12D12光周期下稻螟赤眼蜂产生的雌性后代占比。但在第1、3-4代无显著差异。在短光照L8D16实验条件下,寄生第2代,长光照(L16D8)光周期下繁育的稻螟赤眼蜂的羽化率较高,显著高于L8D16和L12D12光周期下的羽化率。但在第1、3-4代无显著差异。在中光照实验条件下(L12D12),寄生第1代,L12D12光周期下寄生的羽化率显著高于L8D16和L16D8光周期下的羽化率。在长光照是实验条件下即光周期为L16D8时,不同光周期下的羽化率均无显著性差异。(2)光周期对稻螟赤眼蜂羽化的影响不同光周期条件下,稻螟赤眼蜂的羽化行为结果表明,L8D16短光照试验条件下,8AM和14PM寄生的稻螟赤眼蜂的羽化高峰集中在寄生后的第9d;20PM寄生的羽化高峰在寄生后的第10d。中光照L12D12,三个寄生时间的羽化高峰均为寄生后的第10d。L16D8长光照下,8AM寄生的羽化高峰在寄生后第9d,14PM和20PM寄生的羽化高峰均集中在寄生后的第10d。三个光周期下的羽化时间点比较集中,均在6AM-8AM达到羽化高峰,随后开始下降。(3)转录组测序和内参基因的筛选利用Illumina NovaseqTM 6000平台对稻螟赤眼蜂不同取样时间的寄生卵18个样品进行转录组测序,最终得到119Gb的转录组数据。数据组装结果表明,共获得64359条转录本和30357条unigenes,N50长度分别为2311bp和2124bp。对样品RNA提取后,进行文库构建和上机测序,参照转录组测序结果,本研究共挑选了 10个潜在的内参基因,ACTR2、ARPC2、EF1a、EEF1D、HSP70、GAPDH、TMEM209、PABPC1L、SFRS7和CSNK1a1,其中温度处理下,EF1a基因表达最稳定;取食条件不同时,SFRS7基因表达最稳定;而在农药处理和不同发育历期时,PABPC1L基因表达最为稳定。本试验中筛选出PABPC1L和EF1 a作为内参基因。(4)不同光周期下生物钟基因的表达模式四个生物钟基因的相对表达量均具有昼夜节律变化。四个生物钟基因的相对表达量均具有昼夜节律变化,其中per、cry在长短光照试验条件下均表现为光照期表达量较低,暗期表达量较高;而clk、tim在光照期表达量较高,暗期表达量较低。clk基因在短光照和中光照试验(L8D16和L12D12)条件下光照期表达上调,进入光照期6h左右达到最大值,暗期表达下调,在长光照(和L16D8)条件下,光照期基因表达上调,光照期12h左右达到最大值,出现下降趋势,但表达量显著高于暗期。tim基因表达量在光照期较高,暗期较低。三个光周期下,在光照期4h左右基因表达达到最大值,随后出现下降趋势。cry基因在中光照、长光照(L12D12和L16D8)条件下,暗期基因表达上调6h左右达到最大值,光照期基因表达下调,在短光照(L8D16)条件下,基因表达在暗期出现上调8h左右达到最大值。Per基因在短光照(L8D16)条件下,基因表达暗期上调,进入暗期12h左右达到最大值,中光照(L12D12)条件下,暗期基因表达上调,光照期下调,进入暗期8h左右基因表达达到最大值,长光照(和L16D8)条件下,进入暗期6h左右基因表达达到最大值。
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