煙粉虱入侵種與本地近緣種之間的差異表達基因分析.pdf

1、煙粉虱是包含至少35個隱種的復合體，其中包括一些入侵性和危害性很強的隱種，如MEAM1和MED。MEAM1和MED由于其強大的入侵及危害能力給全世界許多國家和地區(qū)的農(nóng)業(yè)、園藝生產(chǎn)造成巨大的損失。對于MEAM1和MED入侵并取代本地煙粉虱的原因的認識主要集中在以下幾個方面:MEAM1能夠搶占優(yōu)先資源、共生細菌的協(xié)助、對寄主植物有較強適應性、較強的抗藥性等;而對于MED來說，研究都表明它具有很強的抗藥性、具有較強耐高溫能力等;另外研究還表明

2、MEAM1和MED都能和雙生病毒進行間接互惠，都在生殖干涉中占據(jù)優(yōu)勢，這都大大地促進了MEAM1和MED的成功入侵和對土著種的取代。最近的田間調(diào)查數(shù)據(jù)表明，在一些地區(qū)也出現(xiàn)了MED取代先入侵的MEAM1的現(xiàn)象，這可能和MED比MEAM1抗藥性更強以及MED比MEAM1在一些寄主上的適應能力更強相關(guān)。然而，由于缺乏基因組方面的數(shù)據(jù)，對MEAM1和MED入侵并取代土著種的分子機制還不清楚。本研究分為兩個部分:第一部分通過分析MEAM1、ME

3、D和AsiaⅡ3差異表達的同源基因來探索MEAM1和MED成功入侵并取代中國土著煙粉虱AsiaⅡ3的機制;第二部分主要通過分析MEAM1和AsiaⅡ3從棉花轉(zhuǎn)移到煙草這個過程中二者基因表達的變化，來探索MEAM1比AsiaⅡ3具有較強寄主適應性的分子機制，這可以使我們能更深刻、更全面地理解MEAM1、MED入侵并取代土著煙粉虱的原因。研究結(jié)果如下:
　　 (1) MEAM1、MED和AsiaⅡ3表達譜分析
　　 通過對表

4、達譜數(shù)據(jù)分析，我們發(fā)現(xiàn)在MEAM1和MED之間共有2，422條差異表達基因，MEAM1和AsiaⅡ3之間共有3，073條差異表達的基因，MED和AsiaⅡ3之間共有3，644條差異表達的基因。GO(Gene Ontology)分析表示入侵煙粉虱MEAM1、MED和土著AsiaⅡ3差異表達的基因在“oxidoreductase activity”中富集。Pathway富集分析表明，MEAM1、MED中碳水化合物、氨基酸、脂類化合物代謝可能

5、比AsiaⅡ3更活躍，這可能導致了入侵種和土著種之間生物學特性的差異。另外，我們還發(fā)現(xiàn)“drug metabolic pathway”中大部分基因在MEAM1、MED中都比在AsiaⅡ3中表達量高。總的來說，以上這些結(jié)果表明，那些跟基礎(chǔ)代謝和解毒相關(guān)的大多數(shù)基因在入侵種中表達量比在土著種中高，這可能是入侵煙粉虱具有較高抗藥性和環(huán)境適應性的重要原因。
　　 (2) MEAM1、AsiaⅡ3從棉花轉(zhuǎn)移到煙草后基因表達的變化
　

6、　 當MEAM1和AsiaⅡ3在棉花上時，MEAM1中與解毒、抗氧化以及其它與抗逆性相關(guān)的基因的表達量都比AsiaⅡ3高，這可能使MEAM1開始就具有比AsiaⅡ3更高的抗逆能力。當棉花上初羽化24h的煙粉虱轉(zhuǎn)移到煙草上之后，AsiaⅡ3的基因表達相對于MEAM1都出現(xiàn)了較大的變化。KEGG富集分析表明，AsiaⅡ3在產(chǎn)能、代謝、核糖體基因表達相關(guān)的途徑的基因都受到強烈的抑制。相對而言，MEAM1對煙草的反應較小，僅有與蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)相關(guān)

7、的途徑出現(xiàn)了富集。另外，在MEAM1和AsiaⅡ3轉(zhuǎn)移到煙草上之后，P450、UGTs和GST等與解毒、抗氧化等相關(guān)基因在MEAM1中表達量都比其在AsiaⅡ3中高，這可能是MEAM1比AsiaⅡ3能更好的適應煙草的重要方面?？偟膩碚f，我們的研究發(fā)現(xiàn)入侵種MEAM1比土著種AsiaⅡ3具有更強的應對不良環(huán)境的能力原因，是因為當MEAM1和AsiaⅡ3被同時轉(zhuǎn)移到煙草上后，MEAM1由于其抗逆基因的相對高量表達而能力較強，受到的影響較小，