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天牛类害虫一般具有补充营养习性,成虫自由生活历时较长,且取食及产卵具有嗜性;云斑天牛以生活隐蔽、分布广、寄主多、危害重、抗逆强和防治难等原因成为用材林、经济林和防护林的重要蛀干害虫,常对林木造成毁灭性打击;在林业无公害防治的新背景下,如何利用云斑天牛取食及产卵嗜性并对其进行绿色生态防治成为研究的迫切需要。本研究基于云斑天牛成虫寄主选择嗜性,以云斑天牛成虫、幼虫和蛹为研究对象,通过顶空固相微萃取(Headspace Solid Phase Micro-Extraction,HS-SPME)、气相色谱-质谱联用(Gas Chromatograph-Mass Spectrometry,GC-MS)、触角电位(Electroantennogram responses,EAG)、葡聚糖凝胶(Sephadex G75)层析、荧光探针(N-phenyl-1-naphthylamine,1-NPN)结合、反转录 PCR(Reverse Transcriptase PCR,RT-PCR)、实时荧光定量 PCR(Quantitative PCR,RT-qPCR)及转录组(Illumina HiSeq)测序等方法,系统研究了云斑天牛成虫寄主选择中嗅觉基因差异性表达和定向信息物质,从成虫寄主选择遗传机制和定位机制探讨了云斑天牛成虫对寄主选择机制,揭示云斑天牛寄主选择的遗传性影响,破解成虫识别寄主的化学指纹图谱,明确云斑天牛寄主选择定位机制。主要结论如下:(1)云斑天牛转录组包含137485条Transcript序列和69214条Unigene序列;其中,Transcript序列平均长度1142 bp,Unigene序列平均长度1983 bp。转录Unigene在NR数据库注释41636条,NT数据库注释14895条,KO数据库注释19287条,SwissProt数据库注释33442条,PFAM数据库34687注释条,GO数据库注释35321条,KOG数据库注释20582条。NR注释表明,72.0%的云斑天牛Unigene与赤拟谷盗 T.castaneum 和中欧山松大小蠧 D.ponderosae具有相似性。基因功能注释分类表明:转录组在GO数据库主要包含5个最主要功能,分别是细胞过程、代谢过程、单有机体过程、结合和催化活性,分别占20912条、19086条、17202条、21477条和15823条Unigenes;转录组在KOG数据库26个功能目录共注释20585条Unigenes,其中,翻译后修饰、蛋白质转换和伴侣共有1977条,一般功能预测3285条(最多),信号传导机制3053条,合计占全部Unigenes 40.39%;总共19287条Unigenes分至五个KEGG功能类别,其中细胞过程6793条,环境信息处理6255条,遗传信息处理3038条,代谢3852条,有机系统3508条。此外,通过转录组文库构建,Unigenes表达水平分析还表明:包括云斑天牛嗅觉基因在内的不同虫态功能基因表达存在显著差异。(2)在检测的10种云斑天牛嗅觉相关基因中,杨树寄主云斑天牛CSP2基因表达最强,CSP1,OBP1和Minus-COBP3基因表达较弱;核桃寄主云斑天牛OBP2基因在表达最强(其次为CSP2),CSP1、Minus-COBP3和Minus-COBP4基因表达较弱;杨树寄主云斑天牛成虫10种嗅觉基因表达均显著高于核桃寄主云斑天牛(杨树雄成虫除外),所有表达基因中CSP2(杨树雄成虫)表达最强,CSP1(杨树幼虫)表达最弱;成虫嗅觉相关基因表达通常高于幼虫,雌雄成虫表达不同且各有高低。在雌成虫取食核桃除外时,云斑天牛成虫补充营养取食后,嗅觉相关基因OBP2、OBP3、CSP1、CSP2、Minus-C OBP1、Minus-C OBP3 表达明显升高,且 OBP1、OBP3 及CSP2基因通常情况会占据主导作用,而Minus-C OBP3和Minus-C OBP4作用较小;此外,雄成虫通常取食核桃后嗅觉相关基因表达较强,雌成虫取食核桃和桉树后嗅觉相关基因表达较弱,表明云斑天牛雄成虫可能嗜食核桃,雌成虫可能厌食核桃及桉树。(3)云斑天牛触角部位总蛋白提取液中存在pro.Ⅰ～Ⅻ 12种大分子粗提蛋白,这12种大分子粗提蛋白经葡聚糖凝胶Sephadex G75纯化后,可得到一种与荧光探针1-NPN产生荧光结合的纯化蛋白pur-pro.Ⅰ。纯化蛋白pur-pro.Ⅰ相对分子质量约为15.2 KDa,其对应为大分子粗提蛋白pro.Ⅻ,是云斑天牛一种气味结合蛋白。(4)云斑天牛寄主核桃树皮和树叶、小果蔷薇及野蔷薇挥发性成分主要是萜烯类、烃类、芳香族化合物、醇类、醛类、酮类、酯类和醌类等挥发性化合物,其中萜烯类、醛类和醇类相对含量较高,酮类、烃类及芳香烃类相对含量较低。核桃树皮挥发性成分有9类36种,核桃树叶8类42种,小果蔷薇5类16种,野蔷薇7类23种。核桃树皮和树叶均含有的挥发性成分共4类13种,树皮和树叶萜烯类相对含量最高,分别为43.371%和78.948%;树皮烃类相对含量最低,1.043%;树叶酮类相对含量最低,0.009%。小果蔷薇和野蔷薇同时包含3类8种挥发性成分,其中野蔷薇醛类相对含量最高,81.387%,小果蔷薇醇类最高,55.519%;野蔷薇芳香烃类最低,0.679%,小果蔷薇酚类相对含量最低,0.747%。(5)在检测的24种寄主植物挥发性成分中,并非所有寄主植物挥发性成分都能对云斑天牛行为产生影响,能影响云斑天牛成虫EAG反应的只是一部分特定挥发性成分,包括:2-正戊基呋喃、1-辛烯-3-醇、萜品油烯、2-乙基呋喃、芳樟醇(雄成虫除外)、水杨醛、罗勒烯、(E,E)-2,4-庚二烯、4-异丙基甲苯、桉叶油醇、1-石竹烯、左旋-β-蒎烯、愈创木酚和5-羟基对萘醌;成虫对不同寄主挥发性成分反应灵敏度不同,具有不同偏好;雄成虫对1-辛烯-3-醇EAG反应最强,雌成虫对水杨醛及芳樟醇EAG反应最强。此外,研究还表明云斑天牛雌雄成虫对同种寄主挥发性成分存在不同偏好,成虫对同种寄主挥发性成分同分异构体存在不同偏好,且成虫对寄主挥发性成分EAG反应在一定程度上与寄主挥发性物质浓度呈正相关。