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禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi属于半翅目（Hemiptera）蚜科（Aphididae）,是全球重要农业害虫之一。该虫存在全周期型和不全周期型等多种生活史类型,不全周期型禾谷缢管蚜只能营孤雌生殖,全周期型禾谷缢管蚜在低温短日照条件下会发生生殖转换现象,即由孤雌生殖转变为有性生殖,光周期变化是全周期型禾谷缢管蚜发生生殖转化的主要影响因子。全周期型和不全周期型禾谷缢管蚜对光周期的响应存在差异,而蚜虫响应光周期现象的内在机制鲜有报道。本实验室前期研究发现,外源褪黑素注射能够影响全周期型禾谷缢管蚜在诱导条件下的蚜型分化,但褪黑素如何参与禾谷缢管蚜光周期响应过程尚不明确。褪黑素是生物界广泛存在的小分子物质,其分泌具有明显的节律性,能够调控生物对光周期的响应;褪黑素也是一种抗氧化剂,能够清除生物体活性氧,提高免疫,维持细胞功能正常。本论文通过探究注射外源褪黑素对禾谷缢管蚜体内褪黑素及活性氧的影响,光温处理对禾谷缢管蚜褪黑素及活性氧分泌水平的影响,褪黑素对抗氧化酶基因的调控作用,以及抗氧化酶基因在诱导过程中的变化规律,以期分析褪黑素及活性氧在禾谷缢管蚜生殖转换中的作用,研究结果能够为进一步阐明褪黑素在光周期响应过程中的作用奠定基础。主要研究结果如下:1、外源褪黑素注射对禾谷缢管蚜体内褪黑素及活性氧的影响对禾谷缢管蚜进行外源褪黑素注射处理,并在注射1d和3d后对蚜虫体内活性氧含量进行测定。结果显示,褪黑素注射1d和3d后,禾谷缢管蚜体内活性氧水平都显著低于清水对照组,即褪黑素注射可显著降低禾谷缢管蚜体内活性氧水平。2、光照及温度对禾谷缢管蚜体内褪黑素及活性氧的影响在16L:8D光照和24℃条件下,光暗交界点后1h,2h,4h时禾谷缢管蚜体内褪黑素及活性氧含量。暗期转变为光期后1h,2h,4h[(即ZT（Zeitgeber time）1,ZT2,ZT4],禾谷缢管蚜体内褪黑素的含量逐步下降且差异显著,而活性氧含量则随着光照时间变长逐步升高。光期转变为暗期后4h内（即ZT17,ZT18,ZT20）,ZT17与ZT18时褪黑素含量较高,而ZT20时显著下降,活性氧含量则在ZT17与ZT18时较低,在ZT20时有上升趋势,但无显著差异。暗期测定时间内褪黑素含量最低时的浓度（44.44±1.74 ng/g）显著高于光期的最高浓度（39.04±0.33 ng/g）,褪黑素与活性氧含量在暗期和光期呈相反的变化趋势。将禾谷缢管蚜进行短时低温（12℃）及常温（24℃）金属浴处理,在处理1h时,低温条件下禾谷缢管蚜褪黑素含量显著低于常温对照组,活性氧含量无显著差别。处理3h后,低温条件下禾谷缢管蚜褪黑素水平上升至与常温对照组同等水平,活性氧含量显著下降。3、禾谷缢管蚜抗氧化酶基因的获得本研究通过转录组测序及PCR验证,得到15个禾谷缢管蚜抗氧化酶基因的开放阅读框,其中包括7个过氧化物酶基因（Rppod-1、Rppod-2、Rppod-3、Rppod-4、Rppod-5、Rppod-6、Rppod-7）,5个超氧化物歧化酶基因（Rpsod-1、Rpsod-2、Rpsod-3、Rpsod-4、Rpsod-5）,2个谷胱甘肽过氧化物酶基因（Rpgpx-1、Rpgpx-2）和1个过氧化氢酶基因（Rpcat）。序列分析和系统发育树构建显示,这些抗氧化酶基因编码的氨基酸序列与玉米蚜对应的氨基酸序列相似度最高,亲缘关系最近。4、外源褪黑素注射对禾谷缢管蚜体内抗氧化酶基因的影响用三个不同浓度（500μmol/L,1500μmol/L,3000μmol/L）外源褪黑素注射禾谷缢管蚜,采用荧光定量PCR法对注射后3d的禾谷缢管蚜体内抗氧化酶基因的表达量进行测定。结果表明,不同浓度外源褪黑素注射可上调Rppod-2、Rppod-4、Rppod-7、Rpsod-4、Rpgpx-2基因的表达。其中,500μmol/L浓度褪黑素注射对Rpsod-4、Rppod-7基因的上调较明显,1500μmol/L浓度褪黑素注射对Rppod-4基因上调明显,3000μmol/L浓度褪黑素注射显著上调Rpgpx-2基因表达,Rppod-2基因在1500μmol/L,3000μmol/L浓度褪黑素注射下都有显著上调表达。5、诱导条件对禾谷缢管蚜体内抗氧化酶基因的影响将饲养在长日照常温（L:D=16h:8h和24±1℃）及长日照低温（L:D=16h:8h和12±1℃）的禾谷缢管蚜全周期及不全周期种群进行低温短日照诱导,结果显示,诱导过程中有7个抗氧化酶基因（Rppod-2、Rppod-5、Rppod-7、Rpsod-4、Rpgpx-1、Rpgpx-2、Rpcat）在全周期种群中的表达量显著高于不全周期种群。其中,在长日照常温转至短日照低温诱导的种群中,全周期型种群抗氧化酶基因表达量显著高于不全周期型多发生于G1代。在长日照低温转至短日照低温诱导的种群中,全周期型种群抗氧化酶基因表达量显著高于不全周期型多发生于G0代。综合以上结果,Rppod-2、Rppod-7、Rpgpx-2、Rpsod-4这四个抗氧化酶基因在外源褪黑素注射下发生显著上调,同时也受低温短日照诱导条件影响,在不同周期型禾谷缢管蚜间有显著差异,表明这四个基因可能在禾谷缢管蚜生殖转换过程中起到重要作用。