亚致死剂量甲维盐对草地贪夜蛾生殖和卵黄原蛋白基因表达的影响

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草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda属鳞翅目夜蛾科(Lepidoptera:Noctuidae),自2019年入侵我国以来,其发生区不断扩大。由于杀虫剂的长期使用,该虫对多数常规药剂抗性已达到较高水平。甲维盐(emamectin benzoate)是一种新型高效半合成抗生素杀虫剂,与环境相容性好,在田间对鳞翅目害虫具有较强的毒性。卵黄原蛋白(Vitellogenin)对昆虫的卵黄发生和胚胎形成至关重要,可将其作为评价昆虫生殖力的指标之一,迄今为止,有关杀虫剂对草地贪夜蛾卵黄原蛋白基因的影响还未见报道。有鉴于此,本论文开展了甲维盐对草地贪夜蛾生长发育和生殖亚致死效应的研究,并在对其卵黄蛋白原基因(Sf Vg)克隆和鉴定的基础上,分析了亚致死剂量甲维盐处理后Sf Vg的m RNA表达水平。主要结论如下:一、亚致死剂量甲维盐对草地贪夜蛾生长发育和生殖的影响采用浸叶法对草地贪夜蛾3龄幼虫进行室内毒力测定,处理72 h后LC50值为0.018 mg/L,表明甲维盐对草地贪夜蛾的毒力较强。亚致死剂量甲维盐(LC10和LC30)处理草地贪夜蛾敏感品系(SS)和抗性品系(RS)后,在SS品系中,LC10和LC30处理下蛹重、孵化率、化蛹率较对照组均显著降低,其中LC10和LC30处理组孵化率分别下降13.28%和15.87%(P<0.01),LC30处理组的化蛹率最低,仅为对照组的66.78%(P<0.01),蛹期、产卵前期延长,LC10处理组产卵量显著下降,仅为对照组61.97%,表明亚致死剂量甲维盐对SS品系的生长发育和生殖均存在不利影响。在RS品系中,与对照组相比,LC10和LC30处理组化蛹率分别降低17.21%和29.19%(P<0.01),产卵量分别提高11.14%和18.80%(P<0.01),这可能是RS品系通过降低化蛹率减少羽化成虫数,进而提高其生殖力。与SS品系相比,RS品系的蛹重、产卵量、孵化率显著增加,蛹期、雄成虫寿命显著延长;在甲维盐(LC10和LC30)处理组中,RS品系羽化率显著高于SS品系,化蛹率也明显提高,且在LC10处理下,RS品系的化蛹率较SS品系而言提高了18.45%(P<0.01),表明RS品系有较强的适应性,推测可能已经对甲维盐产生了一定的抗药性。二、草地贪夜蛾Sf Vg的生物信息学分析首次扩增获得草地贪夜蛾Sf Vg c DNA全长,Gen Bank登录号为MW728096。全长为5,680 bp,ORF为5,247 bp,编码1,748个氨基酸,分子质量约为199.098 KDa,p I为8.77。Sf Vg包含昆虫卵黄原蛋白中普遍存在的Vitellogenin_N、DUF1943和VWD等3个结构域。系统发育分析结果表明,草地贪夜蛾与同属夜蛾科的斜纹夜蛾和甜菜夜蛾亲缘关系最近,Vg氨基酸序列相似度分别为89.27%和86.93%,表明夜蛾属昆虫的卵黄原蛋白在进化上保守性较好。三、亚致死剂量甲维盐对草地贪夜蛾卵黄原蛋白基因表达的影响通过实时定量PCR技术研究不同发育阶段和亚致死剂量甲维盐处理组草地贪夜蛾Sf Vg基因的m RNA表达水平。结果表明,Sf Vg基因仅在雌蛹和雌成虫中表达,并在雌成虫羽化后第三天达到峰值;在SS品系中,与对照组相比,甲维盐LC10处理下Sf Vg表达量显著降低(P<0.05),这与该处理下产卵显著降低相一致,表明甲维盐可通过抑制Sf Vg基因的表达进而降低产卵量;在RS品系中,与对照组相比,两个亚致死剂量甲维盐处理下Sf Vg的表达水平均上调,其中LC30处理下上调了2.6倍(P<0.01),这与该处理下产卵提高相一致,表明该品系已对甲维盐产生了抗性,亚致死剂量甲维盐能刺激其生殖。综上所述,甲维盐对草地贪夜蛾毒力较强,但长期使用亚致死剂量甲维盐处理草地贪夜蛾会使其产生抗性并促进繁殖,这一结果可为优化甲维盐对草地贪夜蛾的田间应用,成功实施有效地害虫综合管理(IPM)策略提供理论基础。
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