论文部分内容阅读
沙棘木蠹蛾(Holcocerus hippophaecolus Hua，Chou，Fang et Chen)属鳞翅目(Lepidoptera)木蠹蛾科(Cossidae)线角木蠹蛾属(Holcocerus)，主要危害沙棘(Hippophae rhamnoides L.)，是近几年来在我国大面积爆发的一种钻蛀性害虫，关于其爆发机制、生物学特性、防治方法已有较深入的研究。本论文从生殖内分泌角度开展了对沙棘木蠹蛾蜕皮激素及相关基因的基础研究。第一部分，利用分子生物学及激素测定方法，检测了沙棘木蠹蛾整个生长发育过程中20-羟基蜕皮酮(hydroxyecdysone，20E)含量的变化水平，同时鉴定了Halloween基因、蜕皮激素受体(ecdysone receptor, EcR)及滞育激素受体(diapause hormone receptor, DHR)的结构特点及对沙棘木蠹蛾生长发育的调节特征，重点讨论了沙棘木蠹蛾幼虫阶段的越冬期内分泌季节性调节特点;第二部分，利用形态学和组织学观察方法，对比了沙棘木蠢蛾交配前后雄性生殖系统的形态学及组织学差异，主要结论如下:
1.建立了沙棘木蠢蛾20E提取及液质联用的定量方法，据此测定了沙棘木蠹蛾不同发育阶段蜕20E水平的变化规律。20E在沙棘木蠹蛾最末5龄幼虫中剧烈升高，说明第12-16龄幼虫期生长发育活动最活跃。前两年年生活史以维持各项生理水平的平稳，至第三年年生活史，幼虫体内开始细胞分化，为组织及器官的重组及蛹期做准备;20E水平在成虫期达到最高，说明其在调节沙棘木蠢蛾成虫生殖过程中的重要作用;6日龄末龄幼虫20E小高峰对应沙棘木蠹蛾开始组织重组，结土茧后预蛹期小高峰，对应组织重组的完成，2日龄雌成虫20E最高峰显示沙棘木蠹蛾交配、产卵的高活力。
2.鉴定了沙棘木蠹蛾Halloween基因CYP307A1(H.hippophaecolus spook, Hhspo)、CYP306A1(H.hippophaecolus phamtom,Hhphm)及CYP414A1(H.hippophaecolus shad,Hhshd)基因的序列结构及表达特征。三种基因在鳞翅目中高度保守，存在典型的P450结构特点;HhSpo在末龄幼虫及成虫中的表达特征与20E相一致，HhSpo无旁系同源物，参与整个生长生殖过程中20E的生物合成;HhSpo，HhPhm及HhShd的时空动态表达显示在不同组织、不同虫龄中，它们对维持血淋巴20E水平的贡献具有差异性，且三种基因与20E协同调节沙棘木蠢蛾整个生长发育过程。
3.鉴定了沙棘木蠹蛾蜕皮激素受体基因(H.hippophaecolus ecdysone receptor, HhEcR)的部分序列结构及表达特点。沙棘木蠹蛾HhEcR主要在末龄幼虫脂肪体、前胸腺及雌成虫卵巢中表达。末龄幼虫初期，低水平20E诱导HhEcR转运水平上升;末龄幼虫末期，高水平20E诱导HhEcR转运水平下降;成虫期，HhEcR的较高转运水平需要高水平的20E诱导，2日龄雌成虫的生殖生理最活跃，20E参与沙棘木蠹蛾生殖过程。脂肪体中20E与HhEcR之间的上调和下调说明沙棘木蠢蛾脂肪体是响应20E的主要部位，从而调节基因活性。
4.首次证明随着夏末光照期缩短及温度下降，沙棘木蠢蛾20E、Hhspo、Hhphm、Hhshd及HhEcR的转运水平呈现季节性特点，越冬期前含量高，越冬期含量低。显示沙棘木蠹蛾存在越冬休眠行为，脂肪体响应越冬期较低的蜕皮激素水平，使发育减弱，而脂肪体在越冬前需要贮备更多的能量来度过越冬期。这种调节延缓了沙棘木蠹蛾越冬期的生长发育水平，与其幼虫较长的生命周期相关。
5.鉴定了沙棘木蠹蛾滞育激素受体(H.hippophaecolus diapauses hormone，HhDHR)的部分序列特点及表达特征。HhDHR是一种FXP RL肽类，具有G-蛋白偶联受体的结构域，与前胸腺中蜕皮激素的合成有关。
6.首次从形态学和组织学两个方面鉴定了沙棘木蠹蛾雌、雄生殖系统的特征，确立了判断雄蛾交尾与否的形态学和组织学标准:通过对贮精囊和射精管内精子束的填充状态的观察，可判断雄蛾交尾与否。利用以上结论可判断性信息素诱捕器诱集到的雄蛾的交配状况，为性诱剂防治效果的评价提供了一些依据。
综上，沙棘木蠢蛾脂肪体中蜕皮激素水平与基因含量和酶的活力相关，脂肪体能够通过感受营养状态，调节体内蜕皮激素水平，从而影响生命周期长短;沙棘木蠹蛾脂肪体中HhEcR基因，前胸腺中HhSpo，HhPhm，HhShd基因在越冬前后呈现季节性表达特点，协调沙棘木蠹蛾整个生长发育过程不同阶段的蜕皮激素水平;沙棘木蠹蛾越冬期进入休眠且蜕皮激素含量及相关基因活力较低，与沙棘木蠹蛾越冬期较长且幼虫期较长生命周期相关，这是对越冬期环境适应的生理行为。