寄主植物对烟蚜Myzus persicae(Sulzer)种群动态及基因表达的影响

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在昆虫与植物长期协同进化的过程中,植食性昆虫和寄主之间形成了相互适应、相互作用、相互选择的关系。植物营养成份和次生物质的变动会影响昆虫的行为、生长发育及繁殖,昆虫则通过各种方式来适应植物变化着的生化物质,植物营养物质直接影响昆虫的寄主选择,当寄主植物营养物质发生改变时,会诱导昆虫体内的物质及各种代谢途径随之发生改变,来适应其目前的生存环境,这其中包括昆虫的生理生化和生态反应的机制。烟草是我国的主要经济作物之一,而烟蚜的猖獗发生对给我国的经济造成严重的损失。烟蚜是多食性害虫,在特定条件下可以从一种寄主迁移到另外一种寄主上进行危害,反之亦然,即发生寄主转换危害,以寻找最适的寄主进行繁殖发育。因此探索烟蚜对不同寄主的适应性具有重要的意义。本研究通过调查田问烟蚜在各寄主上的发生动态,利用室内种群生命表试验阐明几种重要寄主对烟蚜种群动态的影响。然后通过数字基因表达谱证明烟蚜适应不同寄主时体内生理反应及代谢途径的变化。研究的结果如下:1烟蚜的田间发生动态对大田烟蚜种群调查发现,烟蚜在烟草、油菜上的发生量较大,综合植物生长发育期考虑,在烟草移栽前,烟蚜主要在油菜、桃树上为害。烟苗移栽后,烟蚜的取食条件发生改变,就开始产生有翅蚜迁入烟田、播娘蒿为害,尤其对烟草造成的为害最严重。烟蚜的发生在5月份达到高峰期,具体变现为5月初在油菜、桃树上先出现高峰期,在油菜上的发生密度大于桃树上的。随后5月中旬在烟草上大发生。而烟蚜传播烟田病毒病的危害较严重,在此之前防蚜工作很重要。2不同寄主对烟蚜种群动态的影响植食性昆虫在寄主上发育时间及繁殖能力来反应昆虫对寄主的适应性和嗜食性,烟蚜在烟草上的若蚜发育历期、成蚜寿命均短于油菜与萝卜上的烟蚜;烟草上的产仔量最大,快速进入产仔高峰区,日平均最高产仔量高于油菜与萝卜。说明烟蚜在烟草上种群增长速度快,繁殖力强。生命参数结果中烟蚜在3寄主植物上的内禀增长率rm由高到低分别为:烟草0.308>油菜0.263>萝卜0.243,所以烟蚜对供试寄主的适应性和嗜食性中表现为:烟草最好,油菜次之,萝卜最差。3取食不同寄主的烟蚜基因差异表达分析运用高通量的数字化基因表达谱测序技术对在烟草、油菜、萝卜上生长的烟蚜进行标签测序,在3样本库中分别得到了4923781个、4762501个和4658943个原始测序标签(rawtags),对应的标签种类数(distinct raw tags)分别为156696、155609和208015。原始数据去除低质量的标签后得到高质量测序标签(clean tags),将所有高质量测序标签与参考基因库进行比对,在3个文库中分别有占标签种数的55.21%、55.11%、26.31%的标签可以唯一地定位(map)到参考序列上,占标签种数的16.25%,14.00%,11.32%的标签可以被定位到基因组序列上。基因差异分析表明,在寄主为烟草和油菜的烟蚜基因比对组中共有差异基因332个,以寄主为烟草的烟蚜基因为基准,寄主为油菜的烟蚜基因中上调的基因有192个,下调的基因有140个;在寄主为烟草和萝卜的烟蚜基因比对组中共有差异基因328个,以寄主为烟草的烟蚜基因为基准,寄主为萝卜的烟蚜基因中上调的基因有110个,下调的基因有218个;在寄主为油菜和萝卜的烟蚜基因比对组中共有差异基因255个,以寄主为油菜的烟蚜基因为基准,寄主为油菜的烟蚜基因中上调的基因有60个,下调的基因195个。利用实时荧光定量PCR技术显示hsp60基因、CYP基因和FE4基因分别在寄主为烟草、油菜和萝卜的烟蚜体内有相同长度片段的表达,进一步证明该试验数字基因表达谱数据的正确性。
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