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小菜蛾喙管的结构与味觉功能研究

谢佼昕  
【摘要】:小菜蛾(Plutella xylostella L.)是严重为害十字花科植物的主要害虫之一,羽化后成虫需靠喙管吸食蜜露等营养物质来维持在交配、寄主植物选择和产卵期间的生命活动,但目前对小菜蛾喙管结构与功能的研究尚未见报道。本论文研究了小菜蛾成虫对甜味物质的喜好性,及苦味物质对取食喜好性的抑制作用;利用扫描电镜(SEM)观察了小菜蛾喙管的结构及感器类型;通过前期转录组测定,筛选了三个味觉受体基因,利用荧光定量PCR检测了这三个基因在不同组织中的表达情况。初步分析了小菜蛾成虫喙管的功能,具体研究结果如下:1.小菜蛾喙管的结构组成小菜蛾的喙管由两根延长的外颚叶链锁形成。喙管背部链锁方式主要是通过上、下两侧的柳叶板相互重叠紧密结合,靠近喙管顶端部位仅为上柳叶板重叠。喙管腹部链锁通过两外颚叶的齿状钩互锁结合,每个齿状钩由形状相似的上齿钩和下齿钩组成,从喙管基部到顶端,齿状钩长度逐渐增加,但是上齿钩长于下齿钩,两齿钩之间有间隙可供对侧齿状钩插入。2.小菜蛾对甜味和苦味物质的敏感性测定用浓度为1OOmM的蔗糖、果糖、麦芽糖和海藻糖刺激小菜蛾雌雄成虫触角末端时均能引起喙管伸长反应,其中对蔗糖反应最明显,达到60%以上,对果糖的反应最不明显,仅为20%。对于不同种类的甜味物质,雄虫反应差异较小,后续只对雌虫进行测定。但随着糖溶液浓度的升高,雌虫喙管伸长反应趋势随糖的种类不同而不同。小菜蛾雌虫对于奎宁、苯甲地那铵和黄连素这三种苦味物质的识别极其敏感,在较低浓度下就能引起小菜蛾的忌避行为,引起的忌避反应达90%以上。3.小菜蛾喙管感器的类型小菜蛾喙管上分布有刺型感器(SCh)、锥型感器(SBa)和栓锥型感器(SSt)3种感器,其中根据分布位置不同,锥型感器可以分为外锥型感器(ESB)和内锥型感器(ISB)型两个亚型。小菜蛾喙管的神经仅投射在大脑的咽下神经节部位,故推测喙管的感器为味觉感器。4.小菜蛾三种味觉受体基因的克隆和组织表达分析克隆到了三条味觉受体基因的全长序列,分别命名为PxyGr1、PxyGr2和PxyGr3。PxyGr1的开放阅读框全长1443bp,编码481个氨基酸;PxyGr2的开放阅读框全长1020bp,编码340个氨基酸;PxyGr3的开放阅读框全长1401bp,编码467个氨基酸。通过建立进化树及序列比对,推测PxyGr1,PxyGr3可能为CO2受体,PxyGr2可能为糖受体。qPCR结果显示,PxyGr1只在小菜蛾成虫的触角和喙管有表达,PxyGr2和PxyGr3在成虫触角、足、下唇须和喙管中均有表达,但PxyGr2在下唇须中表达量极低,PxyGr3在下唇须中表达量最高,在其他组织表达量极低。


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