不同寄主來(lái)源豌豆蚜的寄主適應(yīng)性研究.pdf

1、昆蟲(chóng)的寄主適應(yīng)性研究一直以來(lái)都是昆蟲(chóng)學(xué)和昆蟲(chóng)-植物互作研究的熱點(diǎn)，豌豆蚜Acyrthosiphon pisum作為刺吸式口器昆蟲(chóng)的模式種被發(fā)現(xiàn)存在多個(gè)明顯寄主分化的生物型。前期研究表明，豌豆蚜的寄主分化不僅與體內(nèi)共生菌密切相關(guān)，還受到寄主植物免疫應(yīng)答、昆蟲(chóng)自身代謝機(jī)制的影響。許多研究發(fā)現(xiàn)不同寄主來(lái)源的豌豆蚜在各自原始寄主上展現(xiàn)出更高的種群適合度，但相關(guān)機(jī)制性研究卻一直不清楚。為此，本文以兩種生物型豌豆蚜及其各自的原始寄主紫花苜蓿和豌豆為

2、研究對(duì)象，從植物次生代謝物質(zhì)、蚜蟲(chóng)取食行為、解毒代謝方面闡明不同寄主來(lái)源豌豆蚜的寄主適應(yīng)性差異。主要結(jié)果有：
　?。?）利用刺探電位儀（EPG）研究?jī)煞N生物型豌豆蚜分別在原始寄主植物和非原始寄主上的取食行為。分析發(fā)現(xiàn)，豌豆型豌豆蚜在非原始寄主紫花苜蓿上與苜蓿型豌豆蚜相比，刺探波（pd波）個(gè)數(shù)顯著增加、韌皮部被動(dòng)取食（E2波）持續(xù)時(shí)間顯著縮短。苜蓿型豌豆蚜在非原始寄主豌豆上也有類似現(xiàn)象。進(jìn)一步調(diào)查兩種生物型豌豆蚜的種群動(dòng)態(tài)，發(fā)現(xiàn)豌豆

3、型豌豆蚜在紫花苜蓿上的種群數(shù)量顯著少于苜蓿型豌豆蚜，而兩種生物型豌豆蚜在豌豆上種群數(shù)量無(wú)顯著差異。因此，苜蓿型豌豆蚜經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的馴化可以成功定殖于非原始寄主豌豆，而豌豆型豌豆蚜卻不能夠很好地適應(yīng)非原始寄主紫花苜蓿。
　　（2）為進(jìn)一步探索豌豆型豌豆蚜不能適應(yīng)紫花苜蓿是否與紫花苜蓿的次生代謝物質(zhì)有關(guān)，我們選定了9種代表性的紫花苜蓿葉片次生代謝物質(zhì)，包括原兒茶酸、綠原酸、香草酸、蘆丁、咖啡酸、對(duì)香豆素、染料木苷、阿魏酸和染料木黃酮，

4、定量了兩種生物型豌豆蚜為害后紫花苜蓿葉片中這些次生代謝物的含量。發(fā)現(xiàn)豌豆型豌豆蚜顯著上調(diào)紫花苜蓿葉片中染料木黃酮的含量，而苜蓿型豌豆蚜顯著下調(diào)染料木黃酮的含量，其余8種次生物質(zhì)均未發(fā)生顯著性變化；
　　（3）利用人工飼料外源添加不同濃度染料木黃酮進(jìn)一步研究染料木黃酮對(duì)兩種生物型豌豆蚜的取食效率和存活率的影響，發(fā)現(xiàn)添加1ppm和10ppm染料木黃酮會(huì)顯著提高苜蓿型豌豆蚜的取食效率，且染料木黃酮各濃度對(duì)其存活率沒(méi)有影響；而對(duì)于豌豆型豌

5、豆蚜，10ppm染料木黃酮顯著提高其取食效率，但是1ppm和10ppm都顯著降低其存活率。這些結(jié)果表明兩種生物型豌豆蚜對(duì)染料木黃酮的解毒能力和代謝策略可能存在差異；
　?。?）為了解紫花苜蓿上兩種生物型豌豆蚜消化和解毒的差異，我們通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的方法分析了兩種生物型豌豆蚜取食紫花苜蓿兩周后其體內(nèi)差異性基因表達(dá)。發(fā)現(xiàn)相比于苜蓿型豌豆蚜，豌豆型豌豆蚜上調(diào)了161個(gè)基因，下調(diào)了37個(gè)基因，這些差異表達(dá)基因主要包括氨基酸代謝、碳水化合物代

6、謝、能量代謝、脂肪代謝、外源物質(zhì)的降解和代謝等。上調(diào)的基因中有4個(gè)是消化酶相關(guān)基因，3個(gè)是解毒酶相關(guān)基因，這為不同生物型豌豆蚜通過(guò)解毒酶和消化酶響應(yīng)不同寄主植物提供了分子證據(jù)。以上結(jié)果發(fā)現(xiàn)，苜蓿型豌豆蚜取食會(huì)降低紫花苜蓿中染料木黃酮的含量，因而不需要大量合成解毒酶來(lái)削弱染料木黃酮的不利影響，進(jìn)而可以將更多的營(yíng)養(yǎng)和能量用于生長(zhǎng)和繁殖。豌豆型豌豆蚜取食為害會(huì)顯著誘導(dǎo)紫花苜蓿中染料木黃酮含量的增加，而染料木黃酮有利于豌豆型豌豆蚜的取食，卻顯著