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斜纹夜蛾(Spodoptera litura Fabricius)是一种重要的多食性农业害虫。近些年来,该虫在我国很多地方频繁暴发,给农业生产造成了巨大的经济损失。长期以来,斜纹夜蛾的控制一直以化学防治为主,导致斜纹夜蛾对各种化学药剂产生了严重的抗性。大量的研究表明,P450基因过量表达导致的氧化解毒能力增强是斜纹夜蛾对灭多威等农药产生抗性的重要机制。本研究对斜纹夜蛾P450基因与抗药性的关系做了进一步的研究,主要研究结果如下:
一、氧化解毒代谢增强在斜纹夜蛾对灭多威抗性中的作用取食分别含香豆素、黄酮、花椒毒素等植物化感物质饲料的斜纹夜蛾幼虫用灭多威(0.038Iug)处理后,其死亡率显著低于取食不含化感物质人工饲料的斜纹夜蛾对照。但在lh先点滴PBO再进行灭多威处理后,这种死亡率显著降低的现象消失了。PBO显著降低斜纹夜蛾抗性表明,进一步证实了细胞色素P450氧化酶在斜纹夜蛾对灭多威代谢抗性中的关键作用。
二、斜纹夜蛾细胞色素P450基因的克隆和序列分析采用RT-PCR和RACE技术从取食含黄酮饲料的斜纹夜蛾中克隆到四个新的细胞色素P450基因:CYP6829、CYP6829vl、CYP6850、CYP32181,其中,CYP6829的cDNA编码区长1512 bp,编码503个氨基酸;CYP6B29vl的cDNA编码区长1512bp,编码503个氨基酸; CYP6850的cDNA全长1697 bp,编码区长1515bp,编码504个氨基酸;CYP32181的cDNA全长1978 bp,编码区长1484 bp,编码495个氨基酸。四个P450基因氨基酸序列都含有P450蛋白的保守结构域,如血红素结合区FXXGXRXCXG;螺旋K的结构保守特征序列EXXR;N端开始的大约15-20个由疏水氨基酸组成的跨膜锚定区域。
三、植物次生代谢物质诱导斜纹夜蛾细胞色素P450基因表达用荧光定量RT-PCR的方法来研究几种植物次生代谢物质对斜纹夜蛾中肠和脂肪体CYP6B29/CYP6829v1、CYP32181、CYP6B50基因表达的影响,结果表明用槲皮素、肉桂酸处理的斜纹夜蛾中肠CYP321B1基因相对表达量与对照(CK)之间不存在显著差异(p>0.05),而香豆素、黄酮、花椒毒素对却能明显诱导中肠CYP321B1基因的表达(p<0.05),取食香豆素使斜纹夜蛾脂肪体CYP321BI相对表达量为对照的98.6倍;取食了花椒毒素、黄酮的斜纹夜蛾中肠CYP6B29/CYP6B29vl基因相对表达量显著高于对照CK(P>O.O5),其中取食黄酮后斜纹夜蛾中肠CYP6B29/CYP6829v1相对表达量最高约为对照的20.6倍;而几种次生代谢物质处理的斜纹夜蛾中肠CYP6B50基因相对表达量与CK之间不存在显著差异(P>0.05)。
四、斜纹夜蛾细胞色素P450基因的异源表达细胞色素P450氧化酶解毒代谢作用增强是斜纹夜蛾对灭多威等农药抗性的主要机理。植物次生代谢物质诱导CYP6B29、CYP6829vl、CYP6B50、CYP321B1基因过量表达,可能与斜纹夜蛾氧化解毒作用增强有关。为了进一步明确这四个基因与斜纹夜蛾灭多威的抗性的关系,本文选用PET原核系统异源表达了CYP6B29、CYP6B29vl、CYP6850基因,进行了这三个基因的异源表达产物SDS-PAGE蛋白电泳检测和P450酶蛋白-CO光谱分析。电泳结果显示目的蛋白条带与理论蛋白大小一致,P450酶蛋白P450-CO光谱分析在450 nm有吸收峰,为后续P450酶蛋白功能的鉴定提供了条件。
五、斜纹夜蛾细胞色素P450对挥发性植物信号物质的响应取食含黄曲霉毒素(AFB1,200 ng/g)饲料并暴露在含有挥发性植物信号物质MeJA、MeSA中的斜纹夜蛾三龄幼虫,3d后的体重增加和化蛹后的蛹重均显著的低于仅取食含黄曲霉毒素(AFBl)饲料(CK)幼虫的增重。斜纹夜蛾幼虫取食普通饲料后,闻l ul MeJA和MeSA2 h后点不同农药24 h斜纹夜蛾的死亡率的变化,闻了MeJA2 h后,用灭多威(0.038 ug/虫)、辛硫磷(0.5 ug/虫)、毒死蜱(3.6.ug/虫)各种农药处理24 h后的死亡率均显著的低于没有闻的CK对照组。
用荧光定量RT-PCR的方法来研究斜纹夜蛾闻植物信号物质MeJA、MeSA后,12h、24 h中肠和脂肪体的CYP6B50、CYP321B1、CYP6B29/CYP6B29v1基因表达的变化,结果表明显示用MeJA、MeSA处理的斜纹夜蛾中肠24 h后,CYP6B50基因相对表达量显著高于对照CK,其中MeSA处理斜纹夜蛾中肠24 h后,CYP6B50基因相对表达量约为对照CK的5.1倍;MeJA、MeSA处理斜纹夜蛾12h、24 h后,中肠CYP321B1基因相对表达量显著高于对照CK(P>0.05),其中MeSA处理斜纹夜蛾12h后,中肠CYP321B1基因相对表达量约为对照CK的28.7倍;用MeJA处理的斜纹夜蛾12 h后,中肠CYP6829/CYP6829v1基因相对表达量显著高于对照CK(P>O.05),约为对照CK的8.4倍;用MeJA和MeSA处理的斜纹夜蛾24 h后,脂肪体CYP6B29/CYP6829vl基因相对表达量显著高于对照CK(P>O.05),其中MeSA处理斜纹夜蛾24 h后,脂肪体CYP6829/CYP6B29vl基因相对表达量约为对照CK的17.6倍。