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大气CO2浓度不断升高对生态环境的影响受到人们越来越多的关注,目前围绕CO2浓度升高对植物、植食性昆虫以及植物与昆虫的相互作用等方面开展了大量的研究。Wolbachia作为一种内共生菌在昆虫纲、蛛形纲等动物体内广泛存在,对节肢动物宿主的生长发育和生殖等方面有重要影响。草间钻头蛛Hylyphantesgraminicola是玉米地和棉田的优势蜘蛛之一。本研究以草间钻头蛛为对象,将CO2浓度和Wolbachia感染状况设置4个处理组合:W-(未感染Wolbachia)400 ppm(当前大气CO2浓度)、W-800 ppm(高C02浓度,为当前大气CO2浓度的2倍)、W+(感染Wolbachia)400ppm和W+800 ppm,研究了 C02浓度升高和Wolbachia感染2种因素的协同作用对草间钻头蛛存活、生长发育和繁殖的影响。同时,研究了不同处理组合下草间钻头蛛的转录组和胁迫相关基因表达的差异,旨在从分子水平上探讨这2种因素及协同作用对草间钻头蛛的影响及机制。开展CO2浓度升高和Wolbachia感染互作对草间钻头蛛的影响研究,不仅可以探索二者互作对草间钻头蛛生殖的调控作用和繁殖的影响及机理,丰富CO2浓度升高和Wolbachia感染在捕食性天敌领域的理论研究,而且可为蜘蛛保护和有效利用蜘蛛进行农林害虫生物防治提供理论依据。本文的主要研究内容和结果如下:1.CO2浓度升高和Wolbachia感染的协同作用对草间钻头蛛存活、生长发育和繁殖的影响。将已知感染Wolbachia状况的F1代草间钻头蛛放入不同浓度的C02人工气候培养箱中饲养,记录二龄直至成熟的天数,统计成蛛存活率、性比、头胸甲大小、体重和雌蛛产卵量等数据。结果表明:CO2浓度升高和Wolbachia感染对草间钻头蛛的存活率无协同作用(P>0.05)。CO2浓度升高不影响未感染Wolbachia的草间钻头蛛发育历期(雌蛛:P = 0.402;雄蛛:P = 0.690)。感染Wolbachia的雌蛛和雄蛛发育总历期显著缩短(雌蛛:P<0.0001;雄蛛:P = 0.009)。C02浓度升高对草间钻头蛛头胸甲长度无影响(P = 0.058),但蜘蛛头胸甲宽度显著缩短(P<0.0001)。Wolbachia感染对草间钻头蛛头胸甲长和宽无显著影响(P>0.05)。CO2浓度升高和Wolbachia感染的协同作用使草间钻头蛛头胸甲长和宽显著降低(P<0.05)。CO2浓度升高、Wolbachia感染及其协同作用对草间钻头蛛的体重、性比、净增值率均无影响(P>0.05)。2.CO2浓度升高和Wolbachia感染的协同作用对草间钻头蛛体内营养物质含量和消化酶、保护酶活力的影响。随机选取成熟的草间钻头蛛,用试剂盒测定草间钻头蛛体内营养物质含量和淀粉酶、过氧化物酶活力,每处理5个生物学重复。实验结果表明,当CO2浓度升高时,未感染Wolbachia的雌蛛体内总氨基酸含量无显著变化(P = 0.496),而感染Wolbachia雌蛛体内总氨基酸含量显著上升(P<0.0001)。高CO2浓度和Wolbachia感染都能显著提高蛋白浓度、淀粉酶和过氧化物酶活力(P<0.05)。蛋白浓度、总氨基酸含量、淀粉酶和过氧化物酶活力在高CO2浓度和Wolbachia感染的协同作用下均显著上升(P<0.0001)。3.CO2浓度升高和Wolbachia感染的协同作用对草间钻头蛛转录组和胁迫相关基因表达的影响。从4个处理组合中随机选取成熟的雌性草间钻头蛛,速冻后进行转录组测序,每处理3个生物学重复。测序筛选出有表达差异的基因(DGE)后,再挑选胁迫相关基因进行RT-qPCR检测。转录组测序结果表明,CO2浓度升高(W-400 VSW-800)共引起84个基因差异性表达,其中74个DGEs表达量上调,10个DGEs表达量下调。DGEs主要富集在“碳水化合物和代谢”、“催化活动”等通路上。Wolbachia感染(W-400 VS W+400)共引起21个基因的差异性表达,其中13个DGEs表达量上调,8个DGEs表达量下调。DGEs主要富集在“刺激响应”和“细胞吞噬”等活动上;2种因素的协同作用(W-400 VSW-+800)共引起157个基因差异性表达,其中64个DGEs表达量上调,93个GEs表达量下调。DGEs主要富集在“催化活动”、“代谢过程”和“细胞吞噬”等活动。表明CO2浓度升高和Wolbachia感染的协同作用显著影响草间钻头蛛的代谢和催化过程。通过比对GO、KEGG、Pfam等数据库Unigene的信息,我们从差异表达基因中选取了 8个与CO2浓度升高和Wolbachia感染胁迫相关的基因进行了RT-qPCR验证。这8个基因在RT-qPCR中表达量的变化与转录组测序中表达量变化趋势(即基因表达量上调或下调)一致,说明草间钻头蛛体内胁迫相关基因的表达量发生了显著变化以适应CO2浓度升高和Wolbachia感染。