摘要: 烟蚜茧蜂(Aphidius gifuensis Ashamd)是蚜虫重要的寄生性天敌。在烟蚜茧蜂搜寻寄主和完成寄生的过程中，嗅觉系统和毒腺中的寄生因子起了关键作用。烟蚜茧蜂嗅觉系统可以根据植物在受到蚜虫为害后释放的挥发性物质对寄主蚜虫进行远距离定位。同时，烟... 展开 烟蚜茧蜂(Aphidius gifuensis Ashamd)是蚜虫重要的寄生性天敌。在烟蚜茧蜂搜寻寄主和完成寄生的过程中，嗅觉系统和毒腺中的寄生因子起了关键作用。烟蚜茧蜂嗅觉系统可以根据植物在受到蚜虫为害后释放的挥发性物质对寄主蚜虫进行远距离定位。同时，烟蚜茧蜂嗅觉系统还能够识别蚜虫自身释放的挥发性物质(如报警信息素等)和体表化合物(如碳氢化合物等)对寄主蚜虫进行寄生前的近距离识别。完成识别过程后，烟蚜茧蜂能够根据寄主蚜虫的不同而采用不同的寄生策略(重寄生或单次寄生)。本论文利用行为学，转录组学和代谢组学技术对烟蚜茧蜂识别和调控寄主豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum Harris)体内营养物质的分子机理进行了研究。主要研究结论如下： 1.Ｑ萄良敕浣嗬胧侗鹜愣寡恋墓丶蜃友芯? 烟蚜茧蜂近距离识别因子的研究结果表明：烟蚜茧蜂偏好于寄生2-3龄豌豆蚜若虫，并且对2-3龄豌豆蚜若虫的寄生率也显著高于其它龄期。不同色型豌豆蚜偏好性分析中显示，烟蚜茧蜂对不同色型豌豆蚜没有明显的选择趋性，但对绿色豌豆蚜的寄生能力显著强于红色豌豆蚜。深入分析发现，红色豌豆蚜对烟蚜茧蜂寄生的反抗能力(逃跑，踢腿和坠落)显著强于绿色豌豆蚜。转录组学数据显示,红色和绿色豌豆蚜免疫相关基因表达差异不大，但红色豌豆蚜报警信息素合成基因的表达量显著高于绿色豌豆蚜。除体型大小和颜色外，对体表碳氢化合物和报警信息素的研究表明：烟蚜茧蜂对蚜虫报警信息素具有明显的选择趋性，对体表碳氢化合物无选择行为。 2.烟蚜茧蜂嗅觉识别相关基因的鉴定分析 为探究烟蚜茧蜂识别植物挥发性物质和蚜虫报警信息素的分子机制，我们利用二代转录组学技术对烟蚜茧蜂嗅觉相关基因进行了鉴定分析。通过转录组学技术共鉴定得到嗅觉结合蛋白13个，化学感受蛋白5个，嗅觉受体62个，味觉受体15个，离子型受体23个，神经膜元蛋白1个和嗅觉降解酶107个(其中酯酶类嗅觉降解酶40个，细胞色素P450家族基因45个，谷胱甘肽转移酶9个，UDP-葡糖醛酸基转移酶类降解酶基因8个，醛氧化酶1个和乙醇脱氢酶类降解酶4个)。烟蚜茧蜂嗅觉相关基因中未发现性别特异表达基因(仅在雌蜂或雄蜂触角中表达)。后续qPCR验证实验结果显示，大部分嗅觉相关基因在触角中的表达量显著高于身体其它部位。嗅觉受体基因在不同寄主蚜虫羽化的烟蚜茧蜂中的表达差异表明嗅觉受体可能在烟蚜茧蜂识别寄主蚜虫的过程中扮演了重要作用。 3.烟蚜茧蜂寄生对豌豆蚜体内营养物质及基因表达调控的影响 通过对烟蚜茧蜂寄生后豌豆蚜体内的营养物质进行分析发现，烟蚜茧蜂寄生改变了豌豆蚜体内氨基酸的组成，如：提高了必需氨基酸的含量，但总氨基酸的含量不变；寄生后豌豆蚜体内总的可溶性糖的含量先上升后与对照保持不变，但蔗糖在寄生后豌豆蚜体内的含量显著高于未寄生豌豆蚜。寄生对豌豆蚜中总蛋白的含量影响不大。脂类物质的含量在96小时前没有差异，但寄生120小时的豌豆蚜体内的含量显著高于未寄生豌豆蚜。 为探求烟蚜茧蜂寄生对豌豆蚜营养改变的分子机制，我们利用转录组学技术对烟蚜茧蜂寄生后不同时间节点的基因表达进行分析。后续实验利用qPCR技术对转录组学结果进行了验证分析。转录组学和qPCR结果显示，烟蚜茧蜂寄生调高了部分氨基酸和可溶性糖类物质合成关键酶的表达。寄生120小时的转录组数据显示，与营养调节相关的差异基因大都是在寄生后的豌豆蚜体内显著上调。另外，我们也对烟蚜茧蜂寄生后豌豆蚜免疫系统的影响进行了初步分析。分析结果显示，烟蚜茧蜂寄生能够诱导豌豆蚜部分免疫基因的表达，但差异基因主要集中在免疫效应因子方面。与黑化相关的酚氧化酶原基因和与报警信息素合成相关的IPPS在烟蚜茧蜂寄生后显著上调。 4.烟蚜茧蜂毒腺相关基因的鉴定分析 烟蚜茧蜂寄生能够通过调控豌豆蚜相关基因的表达模式进而调控其营养物质组成和免疫反应。本章通过转录组学在烟蚜茧蜂毒腺组织中共鉴定得到了与寄生相关的基因137个，其中蛋白酶和肽酶类64个，蛋白酶抑制剂10个，碳水化合物代谢相关基因14个，嗅觉识别和结合蛋白43个和其它蛋白6个。这些蛋白中高表达毒液蛋白前十为：c31810_g1(γ-谷氨酰转肽酶)，c37137_g18(肌浆网/内质网钙ATP酶)，c30563_g3(丝氨酸蛋白酶52),c31096_g1(γ-谷氨酰转肽酶),c18357_g1(嗅觉结合蛋白10)，c30894_g1(钙网蛋白),35614_g1(嗅觉结合蛋白3)，c37137_g2(肌浆网/内质网钙ATP酶)，c10661_g1(糜蛋白酶),和c32571_g2(烯醇化酶)。在所得到的蛋白酶和肽酶中发现了一个与阿尔蚜茧蜂γ-谷氨酰转肽酶高度相似的γ-谷氨酰转肽酶基因。同时，这个γ-谷氨酰转肽酶在烟蚜茧蜂毒腺中的表达量显著高于头部和胸部。此外，在毒腺中还鉴定到一个高表达的钙网蛋白。这个钙网蛋白与已报道的蝶蛹金小蜂中钙网蛋白具有很高的相似度。 本论文通过通过行为学，代谢组学和转录组分析对烟蚜茧蜂是如何定位和识别寄主以及寄生后调控寄主豌豆蚜的行为和分子机制进行了研究分析。为全面解析植物-昆虫-天敌三级营养关系奠定了一定的理论基础。在实际生产中，为天敌昆虫的防控能力和释放机制提供更全面的科学依据。此外本研究中鉴定得到的嗅觉相关基因为未来筛选和合成对天敌昆虫具有显著吸引作用的化合物和生物农药的研发提供了一定的理论和技术支撑。 收起