【摘 要】
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南方水稻黑条矮缩病毒(Southern rice black-streaked dwarf virus,SRBSDV)经迁飞性昆虫白背飞虱(Sogatella furcifera)以持久循回增殖型方式传播。由于白背飞虱不能耐受35℃
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南方水稻黑条矮缩病毒(Southern rice black-streaked dwarf virus,SRBSDV)经迁飞性昆虫白背飞虱(Sogatella furcifera)以持久循回增殖型方式传播。由于白背飞虱不能耐受35℃以上高温和4℃以下低温,因此该病害的发生与温度密切相关。前期研究发现,带毒白背飞虱对高温的耐受性显著提高,而对低温的耐受性显著降低。为了探析SRBSDV-白背飞虱-温度三者之间的互作机制,本研究运用GC-TOF-MS(Gas chromatography-time of flight-mass spectrometry)技术对经过高温(36℃)、低温(5℃)胁迫及、适温(25℃)处理4 h后的无毒及带毒白背飞虱进行代谢物组测定,筛选出应答病毒侵染、温度胁迫及两者复合胁迫的差异代谢物,并对主要相关代谢通路进行分析,得到以下主要结果:1.鉴定了白背飞虱高龄若虫体内的255种代谢物。GC-TOF-MS测定白背飞虱高龄若虫的代谢组,数据经过过滤降噪、填补和再过滤后得到605个可辨峰(605个物质在每处理组中均有),参照Fiehn数据库对这些分离峰所代表的代谢物进行鉴定,其中42.15%分离峰可被准确鉴定,鉴定的255种物质包括氨基酸类、糖和多元醇类、TCA循环中间产物、脂肪酸类、维生素类、有机酸类等。2.SRBSDV侵染导致白背飞虱核酸类物质代谢异常,宿主核苷酸的分解代谢增强,将不利于病毒复制。3.SRBSDV侵染使白背飞虱糖酵解过程加速,脂肪酸类物质中油酸显著上调积累,为虫体正常生理代谢和免疫防御过程提供所需的能量。4.低温胁迫主要影响白背飞虱体内氨基酸类、糖和多元醇类物质的积累,同时能够降低TCA循环速率,从代谢组角度阐释了白背飞虱的不耐低温性。5.高温胁迫显著诱导虫体内鸟氨酸积累,进而启动以热激蛋白为主的应激反应;高温处理导致白背飞虱能量代谢—TCA循环速率加快。6.病毒侵染与低温复合胁迫导致多种氨基酸类物质下调,不利于白背飞虱在低温下的存活;糖和多元醇类物质及抗氧化功能的小分子代谢物(α酮酸)的积累,理论上更有利于虫体应对低温胁迫。7.病毒侵染与高温复合胁迫引致多种氨基酸、糖和多元醇类物质的上调;与单一高温胁迫处理相同,也会诱导虫体内鸟氨酸积累但不显著,进而有利于启动以热激蛋白为主的应激反应;脂肪酸组成发生改变,不饱和脂肪酸积累,饱和脂肪酸下调。这些代谢物质的变化趋势,更有利于提高白背飞虱耐高温能力。本研究运用气相飞行时间质谱(GC-TOF-MS)技术,从代谢组学角度探究病毒-介体-环境互作的代谢机理,深化对病害流行规律的认识,同时为病害预测及防控提供新思路。
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