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西花蓟马Frankliniella occidentalis(Pergande)是重要的农业害虫,直接取食植物的叶片、茎、花和幼果等,并且能传播包括番茄斑萎病毒(Tpmato spooted wilt virus,TSWV)在内的多种病毒,造成更大的危害。目前,虽然用于防治西花蓟马的方法有很多,但药剂防治仍然是最为常用的防治方法。由于过度依赖使用杀虫剂,加之西花蓟马的世代周期短,繁殖力强,能够进行孤雌生殖,食性极杂等特点,导致西花蓟马能够通过多种代谢解毒途径对不同类型的杀虫剂产生抗性。多杀菌素类药剂对西花蓟马具有极高的毒力活性,但农业生产中由于大量使用该类药剂而导致西花蓟马对多杀菌素的抗药性迅速产生,在西班牙、澳大利亚、美国以及我国北京、云南等地均有相关抗药性的报道。昆虫对杀虫剂产生抗性后通常存在适合度代价,即抗性昆虫在药剂压力存在时表现出比敏感昆虫更高的适合度,而当药剂压力撤销后,抗性种群的适合度通常表现出劣势。因此可以利用该特点,采用轮换使用无交互抗性或者抗性机制不同的药剂进行抗性治理。为明确西花蓟马对多杀菌素产生抗性后是否存在适合度代价及可能的机理,本论文以多杀菌素敏感(Ivf03)和抗性(NIL-R)西花蓟马近等基因系为研究对象,比较了两个种群的生长发育和繁殖等生物学参数,采用EPG技术研究其取食行为的差异,克隆和分析比较了卵黄原蛋白基因(Vg)的序列及表达量的差异,研究结果可为西花蓟马的抗性治理提供理论依据。 1.多杀菌素抗性西花蓟马存在显著的适合度代价 建立了Ivf03和NIL-R种群的生命表,测定了其体长体宽及取食行为。发现除1龄若虫外,抗性种群的成虫前期均长于敏感种群,成虫前期延长02d。与敏感种群相比,抗性雌虫的成虫期缩短83d、雄虫的成虫期则缩短30d。抗性种群的产卵期为138d,明显短于敏感种群的25d。抗性种群的单雌产卵量为945,而敏感种群为1980,抗性种群的内禀增长率为019,敏感种群为023,抗性种群的相对适合度仅为043。抗性种群的个体显著小于敏感种群的个体。在取食行为上,抗性种群的非取食性刺探、短取食性刺探和长取食性刺探的数量和时间显著低于敏感种群。上述结果表明,西花蓟马对多杀菌素产生抗性之后,在生物学和取食行为方面均存在显著的适合度代价,在繁殖力方面表现尤为明显。 2.克隆获得西花蓟马卵黄原蛋白基因cDNA序列全长 从转录组数据中获取卵黄原蛋白基因的序列信息,采用RACE技术获得西花蓟马卵黄原蛋白基因的cDNA序列。该基因全长为6159bp,开放阅读框为6024bp,编码2007个氨基酸,第1-16位的氨基酸为信号肽序列,预测的等电点(pI)为896,分子量(Mw)为2188kDa,存在17个N-糖基化位点和180个O-糖基化位点,并且具有典型的保守结构域LPD_N(21-903bp),DUF1943(936-1236bp)和VWD(1659-1843bp)。利用预测的氨基酸序列在NCBI中查找与该基因相似度较高的序列,并构建系统发育树,发现西花蓟马的卵黄原蛋白基因与烟盲蝽的相似度达49%。 3.抗性西花蓟马卵黄原蛋白基因表达量显著下调 以Tubulin基因为内参基因,利用RT-PCR技术,比较了Ivf03和NIL-R种群不同龄期的卵黄原蛋白基因的mRNA的表达水平。结果表明,Vg基因在两个种群不同发育阶段的表达趋势一致,即成虫前期的表达量相当低,而成虫期的雌成虫体内表达量较高。两个种群Vg基因的表达量均先升高后降低,中间出现两个高峰期,都在是第11d的时候表达量达到最大值。与敏感种群相比,抗性种群的Vg基因的mRNA表达量在各个龄期均低于敏感种群,在成虫第1d、3d、5d和11d差异显著,分别比敏感种群下调70%、38%、34%和37%。由此推测,抗性西花蓟马繁殖力降低可能是Vg基因的表达量下调所致。