陜西地區(qū)粘蟲越冬北界、體內(nèi)抗寒物質(zhì)變化及相關(guān)基因表達(dá)量研究.pdf

1、粘蟲Mythimna separata是一種危害嚴(yán)重的多食性、暴食性、遷飛性農(nóng)業(yè)害蟲，每年由越冬區(qū)向非越冬區(qū)之間季節(jié)性往返遷飛習(xí)性是造成近年來在局部地區(qū)突然暴發(fā)成災(zāi)的主要因素。我國在20世紀(jì)六七十年代就確立了粘蟲在我國東部地區(qū)的越冬北界為1月份0℃等溫線（北緯33°），但隨著氣候的變化、種植結(jié)構(gòu)的改變及我國經(jīng)緯度跨度大、東西部溫度差異大，越冬北界也有可能發(fā)生變化，而且粘蟲在我國西北部地區(qū)的越冬北界也未見研究報(bào)道。昆蟲能否在一個(gè)地方越冬是

2、由環(huán)境溫度和昆蟲體內(nèi)自身能夠抵抗寒冷的生理生化物質(zhì)決定的，這些抗寒物質(zhì)也和相關(guān)調(diào)控基因的表達(dá)量有關(guān)。
　　本研究于2015年和2016年，連續(xù)兩年時(shí)間在我國陜西省漢中、安康及楊凌地區(qū)約北緯33°附近，每個(gè)地區(qū)間隔固定距離設(shè)點(diǎn)，將室內(nèi)飼養(yǎng)的末齡粘蟲采用籠罩實(shí)驗(yàn)于每年11月放置在固定點(diǎn)，至翌年3月每月調(diào)查粘蟲的存活率。同時(shí)，每月定時(shí)調(diào)查取樣，用生化技術(shù)測定了與越冬有關(guān)的粘蟲體內(nèi)水分、糖原、海藻糖和甘油三酯的含量變化;并采用分子生物學(xué)技

3、術(shù)克隆了與粘蟲抗寒物質(zhì)相關(guān)的熱激蛋白Hsp70、Hsp90、脂動(dòng)激素AKH1、AKH2四個(gè)基因，通過熒光定量PCR檢測了四種基因在越冬期不同時(shí)間段的相對(duì)表達(dá)量。本研究首次確定了粘蟲在陜西地區(qū)的越冬北界，明確了越冬期間的抗寒物質(zhì)變化規(guī)律和相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控機(jī)理，取得的主要研究結(jié)果如下:
　　1、通過兩年的粘蟲越冬成活率調(diào)查實(shí)驗(yàn)，初步認(rèn)為粘蟲在陜西地區(qū)北緯33°是可以越冬的，但越冬存活率較低。2015年，漢中地區(qū)粘蟲越冬存活率最高3.

4、77％，安康地區(qū)粘蟲越冬存活率最高4％，楊凌地區(qū)粘蟲越冬存活率為0。2016年，漢中地區(qū)粘蟲越冬存活率最高2.33％，安康地區(qū)粘蟲越冬存活率最高1.83％，楊凌地區(qū)粘蟲越冬存活率為0.5％。粘蟲在越冬過程中存活率呈下降趨勢，且在每次越冬結(jié)束時(shí)，漢中和安康地區(qū)均能發(fā)現(xiàn)已羽化的粘蟲成蟲。
　　2、測定了兩年間粘蟲在整個(gè)越冬過程中每月水分、糖原、海藻糖和甘油三酯的含量變化。發(fā)現(xiàn)糖原和海藻糖、甘油三酯含量在粘蟲越冬過程中迅速消耗。但每年的

5、越冬前期(12月到翌年2月)主要消耗糖原和海藻糖，且糖原消耗要比海藻糖快，每年的越冬后期（翌年2月至3月）主要消耗甘油三酯;水分含量在越冬前期就迅速下降（12月至翌年2月)，后期幾乎不變。
　　3、通過PCR克隆技術(shù)得到了Hsp70、Hsp90、AKH1和AKH2四個(gè)與上述抗寒物質(zhì)相關(guān)的調(diào)控基因，基因保守區(qū)序列分別為:1962bp、2154bp、343bp和479bp。
　　4、通過Real-time PCR技術(shù)檢測了201

6、6年越冬期間上述4種基因在越冬過程中的表達(dá)情況。發(fā)現(xiàn)粘蟲熱激蛋白Hsp70、Hsp90和脂動(dòng)激素AKH1、AKH2在越冬過程中均有表達(dá)，但表達(dá)量不同。Hsp70基因表達(dá)量較低而Hsp90基因的表達(dá)量較高。在粘蟲進(jìn)入越冬期的12月，體內(nèi)的AKH1基因表達(dá)量較低，1月份之后表達(dá)量逐漸升高。AKH2基因在越冬的12月就大量表達(dá)，翌年1月表達(dá)量下降，2、3月表達(dá)量又上升。
　　5、研究發(fā)現(xiàn)粘蟲越冬期間，Hsp70、Hsp90表達(dá)量均呈現(xiàn)升

7、高趨勢，體內(nèi)糖脂含量則呈現(xiàn)下降趨勢，說明熱激蛋白Hsp70、Hsp90與粘蟲的糖脂代謝為負(fù)調(diào)控模式。體內(nèi)AKH1、AKH2表達(dá)量變化說明了粘蟲通過調(diào)節(jié)自身糖脂代謝以抵御低溫逆境，其中AKH2在粘蟲越冬前期的大量表達(dá)導(dǎo)致了粘蟲在越冬前期體內(nèi)糖原的急劇下降，而AKH1在越冬后期大量表達(dá)則說明粘蟲在越冬后期是動(dòng)用甘油三脂作為能源物質(zhì)的，這說明脂動(dòng)激素AKH1、AKH2與糖脂代謝為正調(diào)控模式。
　　本研究發(fā)現(xiàn)粘蟲在陜西地區(qū)北緯33°能夠越