两种脂肪酸对暗黑鳃金龟取食繁殖影响及产卵机制初步研究

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暗黑鳃金龟(Holotrichia parallela)是农林业重要地下害虫,成虫对不同植物取食具有偏好性,取食后生殖力也存在差异。脂肪酸对昆虫取食繁殖有重要影响,为明确植物成分中差异脂肪酸对其取食、生殖力的影响及内在机制,本文测定5种植物叶片对暗黑鳃金龟取食繁殖及寿命的影响,对叶片中4种成分含量与其取食、产卵及寿命进行相关性分析,明确关键营养成分;比较脂肪酸组成差异,从中选取花生四烯酸和花生酸2种差异脂肪酸进行对比试验,明确2种脂肪酸对暗黑鳃金龟取食、产卵、寿命及卵巢发育的影响,并对花生四烯酸提高暗黑鳃金龟生殖力的分子机制进行了初步研究。主要结果如下:
  选取核桃Juglans regia、花生Arachis hypogaea、榆树Ulmus pumila、毛白杨Populus tomentosa和金叶女贞Ligustrum vicaryi共5种植物,分析其对暗黑鳃金龟取食量、产卵量和寿命等指标的影响。统计结果表明暗黑鳃金龟对花生、核桃和榆树叶片取食量与毛白杨、金叶女贞间差异极显著(P<0.01)。核桃、榆树叶片与花生、毛白杨和金叶女贞间的成虫单雌总产卵量、成虫寿命差异极显著(P<0.01),说明核桃叶片利于暗黑鳃金龟取食产卵,而毛白杨不适宜暗黑鳃金龟取食产卵。
  对5种寄主植物进行了脂肪酸、氨基酸、总磷和粗纤维4种成分测定,并将营养成分与暗黑鳃金龟取食量、产卵量及寿命进行相关性分析。结果表明暗黑鳃金龟成虫产卵量与植物叶片中脂肪酸、不饱和脂肪酸含量间呈极显著相关(P<0.01),与植物叶片中氨基酸含量间呈显著相关(P<0.05);暗黑鳃金龟取食量与植物叶片中氨基酸含量、必需氨基酸含量呈显著相关(p<0.01)。比较核桃和毛白杨脂肪酸组成发现,核桃中含有花生四烯酸和花生酸,而毛白杨中不存在上述2种成分。
  利用毛白杨叶片中添加花牛四烯酸和花牛酸进行暗黑鳃金龟饲养试验,统计取食量,产卵量及成虫寿命结果表明,添加浓度为0.1~0.2g/kg的花生四烯酸对暗黑鳃金龟取食量和产卵量均与毛白杨对照间差异极显著(p<0.01);对雌成虫卵巢发育情况比较发现,该成分明显促进卵巢发育,生殖腺指数提高57.89%,且与对照差异极显著(p<0.01);而浓度为0.8g/kg时各项指标均与对照间差异不显著(P>0.05)。用浓度为0.5g/kg花生酸处理叶片后暗黑鳃金龟的取食量与毛白杨对照间差异极显著(P<0.01),而产卵量与毛白杨对照差异不显著(P>0.05)。说明花生四烯酸对暗黑鳃金龟取食、产卵有明显的促进作用:花生酸可促进暗黑鳃金龟取食。
  结合暗黑鳃金龟中肠转录组数据和NCBI数据,获得花生四烯酸代谢相关基因——前列腺素E2合酶基冈(hppges)序列,设汁全长基因特异引物,PCR扩增得到1170bp的暗黑鳃金龟hppges2全长基因,经氨基酸序列比对及系统发育分析该序列与粪金龟Onthophogu.s氨基酸序列同源性最近,其次为小蜂巢甲虫Athalia rosae;该基因在卵巢巾相对表达量最高,其次为脂肪体;花牛四烯酸处邢6d,12d后卵巢组织hppges2表达水平明显升高,与对照间差异显著(P<0.01)。花生四烯酸处理后6~18d保幼激素浓度均高于对照,20-羟基蜕皮酮(20E)含量先升高后下降,花生四烯酸可能通过保幼激素影响暗黑鳃金龟生殖。
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