多杀菌素抗性西花蓟马与番茄斑萎病毒互作关系研究

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:feicuisenlinviolet
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西花蓟马是一种世界性的农业害虫,也是番茄斑萎病毒最有效的传播媒介。杀虫剂的长期过量使用,导致西花蓟马对多种杀虫剂产生抗药性。多杀菌素类药剂是防治蓟马类害虫最有效的药剂,然而过分依赖使用导致国内外很多地区的西花蓟马对其产生了高水平抗药性。抗药性是害虫防治中普遍存在的问题,但是关于产生抗药性的传毒昆虫与其传播的植物病毒间的互作关系尚不明确。感染番茄斑萎病毒对西花蓟马的生长发育有利,而对其后代是否存在影响尚未明确。在番茄斑萎病毒与西花蓟马协同进化的过程中,两者形成了分子及生态学方面的相互作用,但西花蓟马体内与番茄斑萎病毒互作的蛋白尚不清楚。为明确以上问题,本试验以多杀菌素抗性近等基因系敏感及抗性品系为试虫,研究了多杀菌素抗性对西花蓟马传播番茄斑萎病毒能力的影响;比较了多杀菌素抗性及敏感西花蓟马感染番茄斑萎病毒与否的转录组变化的差异;研究了番茄斑萎病毒对西花蓟马后代数量及性比的影响;利用酵母双杂交法筛选在番茄斑萎病毒传播过程中与病毒互作的西花蓟马蛋白。主要结果如下:1.多杀菌素抗性西花蓟马的传毒能力高于敏感种群,但其有效传毒成虫量低于敏感种群:当获毒取食时间为6 h时,抗性种群体内番茄斑萎病毒的增殖及传毒效率都显著高于敏感种群,而获毒时间为96 h时,抗性种群和敏感种群的获毒率和传毒率相似,但是病毒在抗性种群体内的增殖率仍然高于敏感种群。在感染番茄斑萎病毒的植物上生长时,多杀菌素抗性西花蓟马的成虫前期(7.55天)显著长于敏感种群(6.21天);雄虫寿命(6.5天),显著短于敏感种群(10.6天),化蛹率为57.6%,显著低于敏感种群的96.3%。2.多杀菌素抗性及敏感西花蓟马感染番茄斑萎病毒与否的转录组变化差异显著:与未感染病毒的处理比较,感染番茄斑萎病毒后两个种群中有36个相同的基因都表现为上调,39个相同的基因都表现为下调;有27个基因在敏感种群中上调而在抗性种群中下调;有116个基因在敏感种群中下调而在抗性种群中上调;抗性种群中有355个基因表达有差异而在敏感种群中没有;敏感种群中有310个基因表达有差异而在抗性种群中没有变化。3.番茄斑萎病毒通过调控西花蓟马的生长发育及繁殖从而促进病毒的传播扩散:感染番茄斑萎病毒后,西花蓟马成虫寿命显著延长,而成虫期是西花蓟马传播番茄斑萎病毒的主要虫态。感染番茄斑萎病毒的西花蓟马繁殖力显著增加,与未感染番茄斑萎病毒西花蓟马的后代相比,亲代雌雄性比为3:1时,其雄性后代增加2.8-5.2倍,雌性后代增加1.9-2.3倍;当亲代性比为1:1时,雄性后代增加约1.5倍,雌性后代没有显著变化。感染番茄斑萎病毒后增加的后代主要为雄虫,后代雌雄性比由1.3-7:1转变为0.6-1:1,而雄虫的传毒效率高于雌虫。4.成功构建了泛素分裂膜酵母双杂交体系的西花蓟马双杂交文库以及番茄斑萎病毒pBT3-STE-GN诱饵载体:西花蓟马c DNA文库库容为3.2×10~6,重组率为100%,插入片段平均长度为1000 bp。通过NCBI blast进行序列比对,共筛选到74个与TSWV GN互作的寄主蛋白。GO通路注释结果表明这些寄主因子参与代谢过程、生物调节过程、免疫系统过程、刺激物响应、解毒、细胞增殖以及生长发育过程等。成功构建了基于GAL4核酵母双杂交体系的西花蓟马酵母双杂交文库以及番茄斑萎病毒pGBKT7-GN及pGBKT7-GC诱饵载体:建立的西花蓟马初级c DNA文库库容为5.6×10~6 cfu,其插入片段分布范围约400 bp-2000 bp,平均长度大于1000bp,重组率约为100%,冗余率约为1%。建立的Y187酵母次级文库转化效率为5×10~6cfu/μg,文库滴度为2.97×10~8。构建的pGBKT7-Gn及p GBKT7-Gc诱饵载体能够在Y2HGold酵母菌株在中正确表达,无自激活活性且对酵母菌株无毒性。
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