基于飞蝗和亚洲玉米螟共生菌介导的RNA干扰研究

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飞蝗(Locusta migratoria)和亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)是两种重要农业害虫。由于RNAi(RNA interference,RNAi)技术的发展,该技术在农业害虫防治领域展现出很大的应用潜力。在现阶段昆虫中RNA干扰技术的实现主要有注射和饲喂的方法,但这两种方法生产成本高、操作也相对复杂等,并不适用于实际的农田操作,因此探索共生菌介导的RNAi技术在飞蝗和亚洲玉米螟中是否可行,为RNA干扰技术应用在农业害虫防治中提供实验帮助。本文以飞蝗和亚洲玉米螟为研究对象,利用传统培养对飞蝗和亚洲玉米螟肠道及表皮的细菌进行分离,结合16S r DNA PCR测序的方法进行鉴定,构建重组质粒对分离到的菌株进行改造,使其表达靶标基因ds RNA;并研究改造后的共生菌菌株对飞蝗及亚洲玉米螟靶标基因的沉默作用,主要研究内容如下:一、飞蝗及亚洲玉米螟的肠道和表皮细菌进行了分离鉴定对飞蝗、亚洲玉米螟的肠道及体表的细菌进行分离,鉴定出飞蝗肠道有4种细菌,分别是格氏乳球菌(Lactococcus garvieae)、肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella peneumoniae)、成团泛菌(Pantoea anthophila)和绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa);飞蝗体表有4种细菌,分别是格氏乳球菌(Lactococcus garvieae)、霍氏肠杆菌(Enterobacter hormaechei)、成团泛菌(Pantoea anthophila)和松鼠葡萄球菌(Staphylococcus sciuri);亚洲玉米螟肠道中共分离到了5种细菌,分别是格氏乳球菌(Lactococcus garvieae),霍氏肠杆菌(Enterobacter hormaechei),蒙氏肠球菌(Enterobacter mundtii),肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella peneumoniae),成团泛菌(Pantoea anthophila);亚洲玉米螟的表皮并没有培养鉴定到细菌。二、飞蝗及亚洲玉米螟共生菌定殖分析成团泛菌是在飞蝗和亚洲玉米螟中共同分离得到的细菌,为了研究该菌在两种昆虫中的定殖情况,成功构建了Pa-p BTK520工程菌菌株。利用该菌株分别采用饲喂和涂抹的方法研究其在两种昆虫中的定殖情况,发现该菌并不能在飞蝗及亚洲玉米螟肠道长期定殖,可在飞蝗肠道中最长定殖28 h,在亚洲玉米螟肠道中定殖时间为16-24 h,数量呈现先增加后降低的趋势,随着肠道中的食物残渣一起排出体外;在飞蝗体表不可定殖。三、成团泛菌在飞蝗和亚洲玉米螟体内表达ds RNA初步研究了利用成团泛菌表达ds RNA,并对相应靶标基因在宿主昆虫中的表达情况进行了分析。将EF1a基因的ds RNA片段构建为L4440-ds EF1a载体转入成团泛菌感受态细胞后,对飞蝗及亚洲玉米螟进行处理,检测到靶基因EF1a基因在处理后24 h时的表达均有不同程度的抑制。综上所述,本文研究结果将为针对玉米害虫—飞蝗和亚洲玉米螟开发以共生菌为介导表达ds RNA为主的生物杀虫剂,为设计环境友好型的绿色杀虫剂提供一定的理论依据。
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