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西花蓟马重要酶基因对寄主植物菜豆和蚕豆防御反应的响应

花匠小妙招
2024-12-14 16:53

　　西花蓟马Frankliniella occidentalis(Pergande)是世界性入侵害虫,对花卉和蔬菜造成了严重危害。本研究基于前人基因方面的研究和本实验室前期所测转录组数据结果,利用实时荧光定量PCR技术测定了西花蓟马从菜豆豆荚转换到较嗜食寄主菜豆植株和非嗜食寄主蚕豆植株后连续适应中F_1代、F_2代和F_3代3个世代2龄若虫和成虫解毒酶(细胞色素P450酶P450s、谷胱甘肽-S-转移酶GSTs和羧酸酯酶CarE)基因、消化酶(淀粉酶AMS、胰蛋白酶trypsin和类胰蛋白酶tryptase)基因和保护酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT和过氧化物酶POD)基因的表达量。研究结果为深入探讨西花蓟马寄主适应性以及植物与昆虫的互作关系奠定基础。主要研究结果如下:1西花蓟马解毒酶基因对菜豆和蚕豆的响应本文选取9个P450基因,包括5个CYP4基因(CYP4-1、CYP4-2、CYP4-3、CYP4-4与CYP4-5)和4个CYP6基因(CYP6-1、CYP6-2、CYP6-3和CYP6-4),4个GSTs基因(CL992.contig6、CL992.contig14、CL1914.Contig2和Unigene18748),以及注释为CarE基因的CL4503.Contig2进行引物设计并测定转换到菜豆和蚕豆植株后西花蓟马体内2龄若虫和成虫不同解毒酶基因的表达量。结果表明,西花蓟马从菜豆豆荚转换到菜豆植株后2龄若虫体内CYP4-1和CYP4-2的表达量在3个世代上都显著上调且F_1代最高,CYP4-3和CYP6-4只在F_1代显著上调,CYP4-4和CYP6-2只在F_3代显著上调,CYP4-5和CYP6-3的表达量在转换到菜豆植株后的3个世代都显著下调,且在F_2代最低,CYP6-1只在F_2代显著下调。成虫体内CYP4-1、CYP4-2和CYP4-3的表达量都在F_2代和F_3代显著下调,CYP4-1和CYP4-2在F_2代最低,CYP4-3在F_3代最低;CYP4-4只在F_1代显著上调;CYP4-5和CYP6-4转换到菜豆植株后都在F_1代显著上调,而F_2代和F_3代显著下调;CYP6-1、CYP6-2和CYP6-3的表达量在西花蓟马转换到菜豆植株后3个世代都显著下调,其中F_2代和F_3代间都无显著差异,但显著低于F_1代。取食菜豆豆荚(即对照)和转换到菜豆植株后西花蓟马3个世代2龄若虫体内CYP4-3、CYP6-1、CYP6-2和CYP6-4的表达量都显著高于成虫;CYP4-4、CYP4-5和CYP6-3的表达量除在F_1代差异不显著外,对照、F_2代和F_3代2龄若虫体内都显著高于成虫;CYP4-1和CYP4-2的表达量在取食菜豆豆荚的成虫体内显著高于2龄若虫,转换后CYP4-1的表达量各世代2龄若虫体内都显著高于成虫,而CYP4-2的表达量仅F_2代2龄若虫体内显著高于成虫。西花蓟马转换到蚕豆植株后,2龄若虫体内CYP4-1、CYP4-3、CYP6-3和CYP6-4的表达量只在F_2代显著高于对照;CYP4-4和CYP4-5的表达量在转换到蚕豆植株后的3个世代都显著下调,且世代间无显著差异;CYP4-2的表达量在F_2代和F_3代显著高于对照,CYP6-2在各个世代都显著高于对照,且CYP4-2和CYP6-2的表达量在F_2代最高;CYP6-1的表达量也在F_2代最高,显著高于对照,而在F_1代和F_3代显著低于对照。成虫体内,转换到蚕豆植株后CYP4-1、CYP4-4和CYP4-5的表达量各世代都显著低于对照,而CYP4-3、CYP6-2和CYP6-4各世代都显著高于对照,CYP4-2在F_2代和F_3代显著高于对照,CYP6-3在F_1代和F_3代显著高于对照,CYP6-1在各世代的表达量与对照无显著差异。对照和转换到蚕豆植株后的各世代2龄若虫体内CYP4-3、CYP6-1和CYP6-2的表达量都显著高于成虫,而CYP4-2的则相反,其他基因因世代而异。P450基因的表达量在取食菜豆植株和蚕豆植株时不同,其中取食蚕豆植株的西花蓟马成虫体内CYP4-2、CYP4-3、CYP6-2和CYP6-3的表达量都显著高于取食菜豆植株的;其他基因在两种植株间的差异因世代和虫态各不相同。GSTs基因表达量的测定结果表明,转换到菜豆植株后,2龄若虫体内,各个世代CL992.contig6的表达量显著高于对照,CL992.contig14的表达量在F_2代和F_3代显著高于对照,CL1914.Contig2的表达量在F_2代显著高于对照,而在F_3代则显著低于对照,转换到菜豆植株后各个世代Unigene18748的表达量都显著低于对照,且世代间无显著差异。CL992.contig6的表达量在成虫体内,只在F_3代显著高于对照,CL992.contig14的表达量只在F_2代显著低于对照,CL1914.Contig2的表达量在F_1代和F_3代显著高于对照,Unigene18748的表达量在各个世代与对照都无显著差异。转换到蚕豆植株后2龄若虫体内CL992.contig6的表达量只在F_1代显著下调,而成虫体内在F_1和F_2代均下调。CL992.contig14、CL1914.Contig2和Unigene18748的表达量无论在2龄若虫还是成虫体内,转换到蚕豆植株后各世代都显著下调,且世代间均无显著差异。GSTs基因对不同寄主的响应不同,四个基因的表达量在取食菜豆植株和蚕豆植株两种寄主间,除在F_2代成虫体内无显著差异外,其他均是取食菜豆植株后2龄若虫和成虫体内的表达量显著高于取食蚕豆植株的。西花蓟马CarE基因的寄主响应研究表明,西花蓟马转换到菜豆植株后3个世代2龄若虫和成虫体内的CL4503.Contig2表达量显著下调,而转换到蚕豆植株后,各个世代2龄若虫和成虫体内CL4503.Contig2的表达量都显著上调。不同寄主植物间CL4503.Contig2的响应存在明显差异,取食蚕豆植株的各世代2龄若虫和成虫体内的表达量均显著高于取食菜豆植株的。2西花蓟马保护酶基因对菜豆和蚕豆的响应转换到菜豆植株后2龄若虫和成虫体内保护酶基因FoCAT在各个世代均显著下调,2龄若虫各世代间无显著差异,而在成虫的3个世代中F_2代显著低于F_1和F_3代。转换到蚕豆植株后,2龄若虫各世代都显著下调,在F_1代最低;成虫体内只有F_1和F_3代显著低于对照。取食蚕豆植株后3个世代2龄若虫和成虫体内FoCAT表达量都显著高于取食菜豆植株的。SOD基因的响应结果显示取食菜豆植株后各世代2龄若虫体内Unigene3401和Unigene15728表达量都显著下调,而取食蚕豆植株上则相反。取食菜豆植株的西花蓟马成虫体内,只有F_1代和F_3代Unigene3401和Unigene15728表达量显著上调,而取食蚕豆植株的各世代都显著上调,并在F_2代最高。取食蚕豆植株的2龄若虫和成虫体内Unigene3401和Unigene15728的表达量都显著高于取食菜豆植株上的。POD基因的响应结果表明,取食菜豆植株的2龄若虫体内Unigene10079的表达量在F_2和F_3代显著上调,CL4306.Contig1只在F_3代显著上调,而取食蚕豆植株的Unigene10079在各世代都显著上调,CL4306.Contig1在F_2和F_3代显著上调;成虫体内,取食蚕豆植株的各世代Unigene10079和CL4306.Contig1的表达量都上调,而取食菜豆植株的各不相同。除F_3代2龄若虫外,取食蚕豆植株的2龄若虫和成虫体内Unigene10079的表达量都显著高于取食菜豆植株的;不同植株上西花蓟马体内CL4306.Contig1的表达量因虫态而不同。3西花蓟马消化酶基因对菜豆和蚕豆的响应消化酶基因中,西花蓟马转换到菜豆植株后各世代2龄若虫和成虫体内淀粉酶基因CL7175.Contig1的表达量都显著降低,而蚕豆植株上则与之相反,显著上调。从豆荚转换到菜豆植株后,2龄若虫体内胰蛋白酶基因CL10275.Contig2的表达量在各世代都显著下调,CL4520.Contig1则只在F_1代显著下调,而转换到蚕豆植株后CL10275.Contig2各世代与对照都无显著差异,CL4520.Contig1则在F_2和F_3代显著上调。成虫体内,转换到菜豆植株后CL10275.Contig2和CL4520.Contig1表达量变化不一,而取食蚕豆植株的则都显著上调。西花蓟马类胰蛋白酶基因CL2175.Contig1和CL579.Contig4表达量的测定结果表明,从豆荚转换到菜豆植株后CL2175.Contig1的表达量在各世代2龄若虫和成虫体内显著下调,CL2175.Contig1的表达量各世代2龄若虫与对照无显著差异,成虫体内则在F_1和F_2代显著下调,而F_3代又显著上调。转换到蚕豆植株后,CL2175.Contig1和CL579.Contig4的表达量无论2龄若虫还是成虫,各世代都显著上调。测定的消化酶基因中,不同植株上西花蓟马成虫体内CL10275.Contig2的表达量在F_2代差异不显著,其余消化酶基因均表现为转换到蚕豆植株后的表达量显著高于取食菜豆植株的。

[关键词]：

西花蓟马;菜豆;蚕豆;寄主适应性;消化酶;保护酶;解毒酶

[文献类型]：硕士论文
[文献出处]：

贵州大学2019年

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