【摘 要】
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昆虫和植物在协同进化中已形成各自的防御及适应机制。深入探究寄主植物与植食性昆虫间的关系,可对害虫的综合防治提供重要的理论基础和技术指导。扶桑绵粉蚧(Phenacoccus solenopsis Tinsley)(半翅目:粉蚧科)是一种多食性检疫害虫,严重威胁世界多个国家的农林生产安全。通过对扶桑绵粉蚧在不同寄主植物上适应性的研究和筛选,本文利用刺探电位图谱(EPG)技术对扶桑绵粉蚧取食三种寄主植物
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昆虫和植物在协同进化中已形成各自的防御及适应机制。深入探究寄主植物与植食性昆虫间的关系,可对害虫的综合防治提供重要的理论基础和技术指导。扶桑绵粉蚧(Phenacoccus solenopsis Tinsley)(半翅目:粉蚧科)是一种多食性检疫害虫,严重威胁世界多个国家的农林生产安全。通过对扶桑绵粉蚧在不同寄主植物上适应性的研究和筛选,本文利用刺探电位图谱(EPG)技术对扶桑绵粉蚧取食三种寄主植物(棉花、番茄、木槿)后的行为进行记录,并结合寄主植物的叶片结构、次生代谢物质含量(单宁、类黄酮、总酚)进一步分析其寄主适应能力,同时还对扶桑绵粉蚧转录组进行测序,从中鉴定出4种热激蛋白(PsHsp60,PsHsp70,PsHsp90和PsHsp20.7)基因并检测其在扶桑绵粉蚧取食不同寄主后的表达模式,以期在分子水平上进一步揭示扶桑绵粉蚧寄主适应性的原因。主要研究结果如下:1.EPG结果表明,扶桑绵粉蚧在单寄主和寄主转换试验中,均发现10种波形,即 np、A、B、C、pd、E1、E2、F、G、Ele。取食单寄主的试验结果表明,2龄若虫的非刺探(np波)时间百分比在番茄上显著高于棉花(1.76倍)和木槿(3.40倍)(P<0.05)。分泌水溶性唾液(E1波)的时间百分比,依次为棉花>木槿>番茄。被动取食(E2波)的时间百分比在棉花和番茄上无显著差异,但均显著高于木槿至少12.56倍(P<0.05)。若虫取食木槿后机械阻碍(F波)和主动取食(G波)的时间最长,含E波的刺探次数最少,棉花和番茄分别是其7.65倍和4.41倍,因此,取食木槿不利于扶桑绵粉蚧的生长发育。另外,取食棉花和番茄的模式较为相似。寄主转换试验结果表明,2龄若虫从番茄分别转换到棉花和木槿后,细胞间的刺探次数和时间百分比均多于番茄,且E1波的时间延长,E2波的时间缩短。取食番茄→木槿的若虫其F波和G波的时间百分比显著高于取食番茄→棉花和番茄(P<0.05)。EPG生物学参数表明,取食番茄→棉花和番茄→木槿后的若虫口针在单个刺探内穿透叶表皮的时间、刺探总时间、第一次插入表皮到开始取食韧皮部的时间不同程度的延长,其顺序为番茄→木槿>番茄→棉花>番茄。而韧皮部平均取食时间在番茄→棉花上无明显变化,但显著高于番茄→木槿(P<0.05),可见扶桑绵粉蚧对棉花的适应能力要强于木槿。2.叶毛密度在三种寄主植物上差异显著(P<0.05),其顺序为番茄>棉花>木槿。叶片显微结构显示木槿叶片的细胞排列十分紧密。在测定的植物次生代谢物质中,类黄酮的含量最高,且棉叶中的类黄酮含量显著高于其他两种寄主植物(P<0.05)。3.扶桑绵粉蚧的转录组测序共获得80345条高质量单基因簇(unigenes),平均长度为922bp,N50值为1502bp。通过GO、KEGG和KOG的功能注释,发现与蛋白质折叠和压力相关的Hsp基因,并对4种Hsps进行序列比对和系统发育分析,结果表明除小分子Hsp20.7外,PsHsp60、PsHsp70、PsHsp90均高度保守。4.Hsps基因相对表达水平的分析揭示了,饲喂不同宿主植物的扶桑绵粉蚧4个Hsps基因在不同发育阶段高度分化。宿主转换试验中,将第2龄若虫从番茄转移至棉花后,PsHsp90和PsHsp60的相对表达水平显著上调(P<0.05),而转移到木槿后的9h和48h,PsHsp70和PsHsp20.7的相对表达水平均显著上调(P<0.05)。本研究从取食行为、寄主差异、转录组测序和Hsps基因表达等方面研究了扶桑绵粉蚧的寄主选择可塑性,研究结果为扶桑绵粉蚧抗性基因的功能研究、植物抗虫品种的选育、新型害虫防御对策等奠定重要的理论基础。
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