红棕象甲体色分化及其适合度和抗菌能力差异

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linebarrel2
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
红棕象甲Rhynchophorus ferrugineus Olivier是棕榈科植物重要入侵害虫之一,危害40多种寄主植物、世代重叠严重、繁殖能力强使得该虫在入侵地不断扩散危害。本研究室前期调查发现红棕象甲成虫前胸背板的色斑数量和类型存在很大的差异,且其腹面外骨骼存在黑色型和红色型两种不同的表型,饲养过程发现两种体色型的幼虫历期差别明显。本研究通过实验室构建不同体色型种群,分析该虫体色型分化现象,包括形态结构及种群遗传特性等;探究两种体色型的种群适合度差异;进一步比较红棕象甲蛹期着色过程的转录组差异,分析着色过程酪氨酸代谢通路的调控以及着色过程存在的分子差异,同时发现自然状态下两种体色型差异基因参与环境抗逆性过程;因而深入分析了两种不同体色型种群的抗病原菌能力,主要结果如下:
  1.红棕象甲两种体色型的表皮着色发生于自然种群,着色起始于老熟蛹期后胸;着色过程表皮厚度存在差异,黑色型表皮发育比红色型快;不同体色型前胸背板的斑点数量差异较大,黑色型的斑点数量为7个色斑的个体占87.3%,而红色型色斑数为8的个体占优势,为45.2%。色斑数大于7的个体在红色型的占比远远大于黑色型(红色型55.6%,黑色型为2.3%),说明红棕象甲前胸背板的色斑数分布具有体色特异性和遗传性。不同体色型种群的体色分化显示两种体色型是可以稳定遗传的。
  2.红棕象甲不同体色型种群两性生命表分析发现,红棕象甲黑色型的卵孵化率为66.4%,红色型为70.4%,二者不存在显著性差异,蛹期存活率二者间无差别,但黑色型种群的幼虫存活率(35.9%)显著高于红色型(25.0%)。黑色型的幼虫历期显著比红色型的幼虫历期长(黑色型:146.83±4.45d,红色型121.15±3.41d)。黑色型种群各个阶段的期望寿命都比红色型的高,特别是初化蛹的期望寿命是红色型的13.2倍(黑色型158.2d,红色型12d),说明过早化蛹不利于红色型种群的延续。两个体色型种群整体的种群增长一致,说明黑色型种群与红色型种群的生存繁殖策略不一样,黑色型种群通过提高幼虫存活率,缩短卵孵化历期来平衡幼虫历期长对维持种群所带来的不利影响,红色型则缩短生活史历期等来维持种群稳定。
  3.对蛹着色前后表皮三个时间点(2d、6d、old)进行比较转录组分析。结果显示,与黑色型相比几丁质代谢和碳水化合物代谢在红色型6d蛹表皮显著上升表达,这促进了红色型蛹表皮厚度在其着色后期不断增加。昆虫激素合成的基因在6d蛹表皮的基因表达量比其他时间点的高,但整体的基因表达量较低,说明在红棕象甲表皮着色过程受激素的影响较小。酪氨酸代谢中的基因进行定量分析,结果显示相关基因在两种体色型中的表达模式不同,黑色型蛹表皮在6d时开始大量累积深色型色素(多巴黑色素和多巴胺黑色素),同时表皮骨化途径N-乙酰多巴胺NADA的合成也增加;红色型蛹表皮浅色型色素(N-乙酰多巴胺NADA和N-β丙酰多巴胺NBAD)途径则在老熟蛹阶段大量累积合成,同时参与表皮的骨化过程,为蛹表皮鞣化过程提供基础。此外,抗逆性相关基因在着色过程的表达说明着色与抗逆性密切相关。
  4.以血淋巴的抑菌能力、酚氧化酶活性、血细胞数量为指标,评价两种体色型红棕象甲老熟蛹和成虫的免疫能力,并用酚氧化酶原和抗菌肽相关基因的相对表达量对老熟蛹的免疫能力进行验证。结果显示不论是老熟蛹还是成虫,红色型的免疫响应均比黑色型的强。一方面,推测与红色型蛹表皮着色的生理过程有关,如酚氧化酶级联反应过程的激活因子的差异。另一方面可能是不同体色型在种群生长发育及抵御病原菌之间存在投资权衡。两种体色型血淋巴的抗菌能力在不同生长发育阶段差别比较大,成虫的抗菌能力比老熟蛹强,这与不同虫态所面临的环境压力以及不同发育阶段的投入有关。
  综合上述的结果,红棕象甲体色型差异不仅表现在形态结构上,还表现在种群适合度及免疫等方面,不同体色型的红棕象甲在生长发育过程存在不同的繁殖和适应策略,这种策略在发育过程与抵抗环境胁迫之间可能存在权衡关系。比较转录组分析进一步为红棕象甲表皮形成及着色过程的差异研究提供基础。
其他文献
以17个秋子梨品种资源为试材,进行了梨抗寒生物学表现和抗寒性鉴定方法的研究。通过田间枝条冻害和物候期调查,叶片、一年生枝条组织解剖结构观测和秋季早霜来临前后叶绿素荧光测定,以及休眠枝条离体状态下低温胁迫电解质渗出率与抗寒性关系研究,旨在发现抗寒性不同的梨品种生物学表现差异,筛选出科学、有效的梨品种资源抗寒性鉴定方法,为抗寒梨育种效率提高、梨品种抗寒水平确立和寒冷地区梨产业高效可持续发展提供依据。主
学位
生产建设项目作为国家经济发展的主要动力,为建设社会主义新中国作出了杰出的贡献。目前,由于生产建设项目在建设过程中对原有地貌的改变以及扰动产生大量堆土,并且堆土受长时间裸露等外界因素的影响,在降雨和风力作用下发生土壤侵蚀,加之在裸露期间堆土防护标准低,缺少行之有效的水土流失防护与治理措施,加剧了土壤侵蚀的发育,堆土受到了降雨的冲刷,形成沟壑,严重影响生产生活,危害生态环境。  我国对生产建设项目堆土
学位
崩岗是山坡深厚的母质和土壤受水力和重力复合作用而发生崩塌的现象,是我国南方热带、亚热带花岗岩区最主要、最特殊的土壤侵蚀地貌,土壤流失强度巨大。在野外可以发现,有些崩岗发生在并无大的集水面的坡面,“降水-入渗”也足以形成崩岗,坡面土壤水文过程在崩岗侵蚀发育过程中扮演了重要角色。土壤含水量的变化对土壤抗剪强度有重大影响,抗剪强度是影响土壤抗侵蚀性和土体稳定性的重要组成部分,含水量的增加会导致抗剪强度的
学位
柑橘是世界上栽培面积最大、总产最高的水果作物。近20年来,我国柑橘产业发展迅速,栽培面积和产量已跃居世界第一。但是与国外相比,我国柑橘单产较低、肥料施用过量、肥料利用率低等问题严重,导致了果品质量下降,橘园土壤酸化严重、温室气体排放加剧等一系列环境风险问题,阻碍了我国柑橘产业绿色可持续发展。氮素是柑橘生长发育的重要营养元素,目前对于酸性柑橘园中的土壤氮素转化过程研究不足,影响了酸性柑橘园氮素优化管
学位
铝(Al)是地壳中含量最丰富的金属元素,其含量约占地壳的8%。世界约40%、中国约21%的耕作土壤中作物受到铝毒害影响。铝毒是酸性土壤(pH≤5)中限制作物生长和生产的重要因素,植物遭受铝毒的最初症状是抑制根系生长,进而抑制植株根系对水分和养分的吸收,降低作物产量。  硼(B)是高等植物生长发育必需的微量元素之一,缺硼症状首先出现于根系,与铝毒症状相似,且细胞壁被认为是缺硼和铝毒作用的主要位点。近
学位
自然条件下,连续的阴雨天气会使耕作层土壤处于浸泡状态,即使是坡耕地土壤也会由于犁底层或弱透水岩层的存在使耕层出现近地表水流(壤中流),使土壤含水量处于田间持水量与饱和含水量之间的近饱和状态。处于近饱和状态的土壤由于侵蚀敏感性的增强会导致更强烈的侵蚀危害,值得进一步研究。细沟侵蚀作为土壤坡面侵蚀的主要形式之一,是侵蚀泥沙输送的关键途径,国内外学者对其进行了深入的研究与探讨,但对其形成近饱和坡面后侵蚀
昆虫在自然环境中生存与繁殖,不仅要有充足的取食环境,还需要克服自然界中影响其生存的各种不良因素的干扰。当遇到病原微生物等外来因素的胁迫时,昆虫会启动自身的免疫防御机制来进行防御。其中,体外免疫作为免疫防御策略中的一种,形成第一道屏障,利用表皮和化学防御物质将病原物阻挡在体外。体外分泌物作为体外免疫的主要方式,由多种成分混合而成,从昆虫的各类腺体分泌到体外发挥其特殊的作用。而体外挥发物也可以作为体外
学位
鱼尼丁受体(Ryanodine receptors,RyRs)是位于肌质网上最大的钙离子释放通道。它们在肌肉细胞的兴奋收缩耦合中起着重要作用。以RyRs为靶点的五种商业化二胺类杀虫剂是一类主要的农业害虫防治杀虫剂,每年在全球范围内的销售额超过20亿美元,但近年来出现的抗性突变大大降低了其药效。因此迫切需要研发以昆虫RyRs独特且新颖的结合位点为靶标的新型杀虫剂,来克服抗药性危机,但是,昆虫RyRs
学位
红棕象甲Rhynchophorus ferrugineus(Olivier)(鞘翅目:象甲科)是新近入侵我国南方棕榈科植物种植区的一种重大毁灭性害虫,严重影响了入侵地寄主植物的经济价值和园林观赏价值,造成极大的损失。由于红棕象甲具有飞行迁移能力强、繁殖潜能高、天敌缺乏、为害隐蔽和抗性强等特性,当前针对该害虫仍缺乏有效的防控策略。和化学防治相比,生物防治是一种具持续控制潜能的手段,优势明显。然而,当
学位