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B、Q烟粉虱化学感受相关基因的鉴定与功能研究

曾阳  
【摘要】:烟粉虱Bemisia tabaci是一种世界性的重大农业害虫,危害600种以上寄主植物。我们先前发现,烟粉虱在面对感染番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)的植株与健康植株时,Q烟粉虱倾向于选择感染病毒的植株,而B烟粉虱没有明显选择偏好。为明确Q烟粉虱趋向选择带毒番茄植株这个生态现象背后的分子机制,本研究从烟粉虱化学感受基因家族入手,利用生物信息学、分子生物学与电生理学的技术手段,揭示B、Q烟粉虱寄主选择差异的分子机制。主要研究结论如下:1.揭示β-月桂烯是B、Q烟粉虱寄主选择差异的关键气味物质:选择8种在感染TYLCV番茄植株和健康番茄植株之间有含量差异的气味挥发物质和3种对照物质开展触角电位实验,发现5种物质(β-月桂烯、α-蒎烯、β-罗勒烯、对伞花烃和α-律草烯)在浓度为10μg/μL时能够强烈激活烟粉虱触角,其中β-月桂烯浓度仅为1 μg/μL时也能够激活烟粉虱触角。结果说明烟粉虱触角对植物挥发物β-月桂烯、α-蒎烯、β-罗勒烯、对伞花烃和α-律草烯有功能性感知(其中对β-月桂烯最为敏感),推测β-月桂烯可能是烟粉虱识别某些寄主的关键物质。2.明确烟粉虱OBP8结合β-月桂烯能力最强:明确B、Q烟粉虱OBP基因的数量皆为8个,分为1个Minus-C OBP、2个Plus-C OBP和5个Classic OBP。通过荧光竞争结合实验,发现B、Q烟粉虱OBP蛋白可以结合相同的气味物质且总体结合能力相同。无论B还是Q烟粉虱,其OBP5蛋白都能够与β-榄香烯和α-蒎烯结合(与α-蒎烯结合能力更强),OBP8蛋白与β-月桂烯结合能力最强。3.明确Q烟粉虱OR6受体蛋白对β-月桂烯有功能性感知:明确B、Q烟粉虱OR基因的数量皆为7个,分为1个Orco和6个ORs;荧光定量结果显示,OR基因主要在烟粉虱头部表达;OR1,OR2和OR3在B、Q烟粉虱间序列相似度达到99%以上,OR5和OR6在B、Q烟粉虱间序列相似度低于40%;继而采用非洲爪蟾卵母细胞系统表达OR5和OR6并分析其对β-月桂烯的功能性感知,发现B、Q烟粉虱OR5受体蛋白对所选择的气味均无反应,Q烟粉虱OR6对β-月桂烯有一定的反应,而B烟粉虱OR6没有反应;寄主选择实验表明β-月桂烯对B、Q烟粉虱均具有一定的吸引作用,Q烟粉虱OR6可增强其对β-月桂烯的反应,进而表现出更强的倾向性。4.明确B、Q烟粉虱GR与IR家族基因序列差异和进化特点:鉴定得到B、Q烟粉虱GR基因各12个,IR基因各10个。B、Q烟粉虱间GRs相似度达到90%,IR3、IR5和IR9序列相似度低于70%。表达谱结果发现,IR1、IR3、GR6和GR10在B、Q烟粉虱中表达情况有显著差异,可能与B、Q烟粉虱对化学物质识别有关。5.阐明Q型烟粉虱CSP11基因的功能:研究表明BtabCSP11在雌性成虫的腹部中高表达。使用RNA干扰(RNAi)BtabCSP11,可显著减少雌性产下的卵数,这表明BtabCSP11在烟粉虱生殖中具有潜在作用。


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