入侵害蟲西花薊馬對溫度脅迫的響應(yīng).pdf

1、西花薊馬是危害園藝作物的世界性害蟲。該害蟲于2003年首次在北京發(fā)現(xiàn)，近年來已迅速蔓延至我國大部分地區(qū)，危害日趨嚴(yán)重。西花薊馬在入侵過程中，在夏季常常遭遇夏季的高溫和冬季的低溫脅迫，但有關(guān)該害蟲的溫度耐受性及其調(diào)控機(jī)制還未見報(bào)道。本文采用生態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)的方法，研究了溫度脅迫對西花薊馬的存活能力、繁殖的影響及溫度脅迫后西花薊馬熱蛋白的表達(dá)變化等內(nèi)容。其主要結(jié)果如下:
　　研究了不同低溫和不同暴露時(shí)間對西花薊馬存活率和繁殖的影響。

2、結(jié)果表明，西花薊馬的存活率在暴露溫度的降低和暴露時(shí)間的延長而逐漸降低。在1-6 h范圍內(nèi)，殺死50％西花薊馬若蟲所需的溫度(Ltem50)分別為-13.6、-12.5、-11.2、-10.4℃，這些值要高于響應(yīng)時(shí)間下殺死雌成蟲的Ltem50，但低于殺死雄成蟲的Ltem50。因此，西花薊馬不同發(fā)育時(shí)期的耐寒性強(qiáng)弱順序可表示為:雌成蟲＞若蟲＞雄成蟲。成蟲和若蟲暴露于-13℃和-13.5℃下2h后，其存活率分別為25％和27％。根據(jù)識別溫度定

3、義，這兩個(gè)溫度分別被定義為若蟲和成蟲的識別溫度。將成、若蟲在0或5℃馴化2h后，再置于各自識別溫度下，其存活率都得到了明顯提高。其中，在0℃下馴化2h后，若蟲和雌雄成蟲的存活率得到了最大幅度的地提高，分別達(dá)46％、54％、49％。西花薊馬若蟲經(jīng)不同低溫處理后，其發(fā)育歷期、羽化后的成蟲壽命、產(chǎn)卵時(shí)間與對照相比無顯著差異，但產(chǎn)卵量顯著降低;成蟲經(jīng)過低溫處理后，其壽命，產(chǎn)卵量和產(chǎn)卵時(shí)間明顯降低。
　　調(diào)查了不同高溫(33、35、37、3

4、9、41℃)，暴露時(shí)間(0.5、1、2、4h)以及發(fā)育時(shí)期對西花薊馬存活及繁殖的影響。結(jié)果表明，西花薊馬成蟲（雌蟲和雄蟲）和若蟲的存活率在高溫下隨暴露時(shí)間的延長而顯著降低，殺死成蟲和若蟲50％個(gè)體的溫度在在0.5到4h范圍內(nèi)隨時(shí)間的延長而逐漸降低。因此，西花薊馬不同發(fā)育時(shí)期的耐熱性強(qiáng)弱順序可表示為:雌成蟲＞若蟲＞雄成蟲。奇怪的是，成蟲在31℃，若蟲在33℃下預(yù)熱處理2h后，顯著提高了其在致死高溫下的存活率。經(jīng)過2h的高溫暴露后，西花薊馬

5、成蟲的壽命和產(chǎn)卵量隨溫度的升高顯著降低。高溫下的交配實(shí)驗(yàn)表明所有交配處理（U♂+S♀S♂+U♀，S♂+S♀）的壽命和產(chǎn)卵量顯著低于對照組（U♂+U♀）。U♂+S♀交配組合下的壽命與S♂+U♀組合無顯著差異，但顯著高于S♂+S♀組合;U♂+S♀組合下的產(chǎn)卵量顯著高于S♂+U♀組合，但與S♂+S♀組合的產(chǎn)卵量相當(dāng)。
　　采用RT-PCR和RACE的方法從西花薊馬中克隆了5個(gè)熱激蛋白基因，并分別命名為Fohsp90,Fohsc701,F

6、ohsc702,Fohsp60和Fohop。Fohsp90,Fohsc701,Fohsc702,Fohsp60和Fohop的cDNA全長分別為2508，2195，3065，2489，2276 bp，其開放閱讀框分別為2169，1920，1983，1728和1659 bp。5個(gè)開放閱讀框分別編碼722，639，660，575和552個(gè)氨基酸，推測的分子量大小分別為83.26，69.81，72.73，60.87和62.25KDa。序列分析發(fā)

7、現(xiàn)5個(gè)熱激蛋白與其他物種具有很高的相似性，并含有各自家族的保守基序。基因組和cDNA序列的比較分析發(fā)現(xiàn)，5個(gè)hsps分別含有3，4，7，5和10個(gè)內(nèi)含子。此外，5個(gè)hsps內(nèi)含子的數(shù)量和插入位置與其他物種相比存在高度差異。最后，5個(gè)Hsps的系統(tǒng)發(fā)育分析表明本研究所獲得的5個(gè)Hsps為各自家族的同源物。
　　采用Real-time PCR檢測了5個(gè)西花薊馬熱激蛋白基因(hsp90，hsc701，hsc702，hsp60，hop)在

8、不同發(fā)育時(shí)期和不同溫度脅迫下的表達(dá)模式。不同發(fā)育階段的表達(dá)模式表明，5個(gè)hsps在若蟲，蛹和成蟲時(shí)期具有表達(dá)，其中hsp90，hsc701和hsp60隨著發(fā)育的進(jìn)行呈顯著的上調(diào)表達(dá)，而hsc702和hop的表達(dá)水平在三個(gè)時(shí)期無顯著差異。在成蟲和若蟲期，5個(gè)hsps對低溫不十分敏感，但都能被高溫誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)，而且經(jīng)高溫誘導(dǎo)后若蟲期5個(gè)hsps的表達(dá)水平顯著高于成蟲。西花薊馬成蟲和若蟲經(jīng)高溫馴化后，其表達(dá)水平顯著高于直接暴露致死溫度下的表達(dá)

9、水平。
　　研究了溫度的升高和亞致死劑量阿維菌素對西花薊馬的生物學(xué)參數(shù)、抗氧化酶和熱激蛋白表達(dá)的影響。結(jié)果表明:溫度和阿維菌素濃度對西花薊馬的生物學(xué)參數(shù)具有顯著影響。存活率、壽命和產(chǎn)卵量隨溫度和阿維菌素濃度的升高而明顯降低。溫度和阿維菌素顯著降低了SOD的活力，溫度的升高對CAT的活力沒有顯著影響，但阿維菌素與之的相互作用顯著提高了其活力。然而，溫度和阿維菌素濃度及其交互作用顯著提高了POD和GST的活力。hsps的表達(dá)模式表明，