茧蜂-斜纹夜蛾-杆状病毒相互关系的研究

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2003年5月在广东阳春采集到的斜纹夜蛾幼虫期单一内寄生蜂,经陈家骅先生鉴定属于中国侧沟茧蜂属一新种,被定名为双斑侧沟茧蜂(膜翅目:茧蜂科:小腹茧蜂亚科)MicroplitisbicoloratusChen(Hymenoptera:Braconidae:Microgastrinae)。 双斑侧沟茧蜂是斜纹夜蛾幼虫的单一内寄生蜂,这种寄生蜂作为斜纹夜蛾潜在的生防因子首次在中国繁殖成功,本文对双斑侧沟茧蜂的产卵特性、幼虫期的发育及其对寄主斜纹夜蛾幼虫发育的影响进行了研究,并对其防治潜力进行了评估。在雌蜂一生的产卵实验中,雌蜂的产卵时间长达10d,产卵量明显集中于产卵的前几天:产卵的第一天能产出全部卵量的1/3,前三天就能产出全部卵的50%。这种迅速的产卵特性增加了迅速控制害虫种群的潜力。在温度27±1℃,相对湿度60%-80%,光照12:12h的条件下,双斑侧沟茧蜂未成熟期在其寄主斜纹夜蛾幼虫体内的发育需要7天:卵在24h内孵化,1龄幼虫2d,2龄幼虫3d,3龄幼虫到蛹的形成经过1d。被寄生后寄主的发育明显被抑制。当寄生蜂完成发育时,无论任何龄期被寄生的寄主,体重都明显降低。研究结果表明,双斑侧沟茧蜂是斜纹夜蛾幼虫有潜力的生防因子。 双斑侧沟茧蜂携带寄生蜂多分DNA病毒(Microplitisbicoloratuspolydnavirus,MbPDV),它主要通过多分DNA病毒基因在寄主体内的表达来抑制寄主的免疫反应,以此逃避寄主血细胞对幼虫的包囊反应。 寄生蜂和昆虫杆状病毒是害虫综合治理中非常重要的生防因子。它们常被同时用于对目标害虫的防治,本研究中,我们对斜纹夜蛾核多角体病毒和双斑侧沟茧蜂多分DNA病毒共同感染同一寄主后,对寄主细胞免疫功能的影响进行了研究。当斜纹夜蛾幼虫感染斜纹夜蛾核多角体病毒后,再被双斑侧沟茧蜂寄生,寄生蜂发育到1龄幼虫时被寄主血细胞包囊致死。在自然寄生和注射多分DNA病毒与毒液的混合物后,斜纹夜蛾幼虫血细胞发生了凋亡。然而,流式细胞仪对不同处理后的血细胞凋亡率的检测表明,先感染斜纹夜蛾核多角体病毒能抑制由双斑侧沟茧蜂多分DNA病毒诱导的寄主血细胞的凋亡,随着斜纹夜蛾核多角体病毒感染时间的延长,血细胞的凋亡率降低。进一步的离体实验表明,斜纹夜蛾核多角体病能够抑制由双斑侧沟茧蜂多分DNA病毒诱导的寄主粒细胞的凋亡。在被两个病毒感染的寄主中,粒细胞的凋亡被抑制,破坏了由多分DNA病毒对寄主的免疫抑制作用,导致了寄生蜂幼虫被寄主血细胞包囊。 肌动蛋白(actin)单克隆抗体Westernblot显示,寄生后寄主血细胞的细胞骨架被破坏,不能检测到42kDa的肌动蛋白。通过部分克隆的Mbcrp基因的类富半胱氨酸胰岛素抑制剂结构域(cysteine-richtrypsininhibitor-likedomain,TILD),检测到Mbcrp基因在被寄生后寄主血细胞的转录本;从寄生后第1d持续到第7d寄生蜂完成在寄主体内的发育,第6d和7d的表达量最大,Westernblot能检测到约30kDa蛋白的表达。TILD(命名为MbCRP1)和绿色荧光蛋白(greenfluorescentprotein,GFP)基因gfp融合在Bac-to-Bac系统中,重组进BacmindDNA,获得重组病毒reAcG(recombinantbaculovirusesAc-GFP)和reAcMG(recombinantbaculovirusesAc-MbCRP1-GFP)。重组病毒reAcMG感染粉纹夜蛾Trichoplusiani细胞系Hi5,MbCRP1的转录在感染后6h一直持续到实验的终点72h,Westernblot显示,从寄生后12h起就能检测到34.1kDa的CRP1-GFP的融合蛋白,48h蛋白表达量最大,72h明显降低。与此同时,用actin单克隆抗体检测发现,感染后6、12和24h均能检测到42kDa的肌动蛋白,48h后,检测不到42kDa的肌动蛋白;反之,对照组用重组病毒reAcG从感染后6h起到72h均能检测到42kDa的肌动蛋白。通过激光共聚焦荧光显微镜观察到,被reAcMG感染的Hi5细胞,在感染48h后,完全失去了贴壁作用,细胞均悬浮在培养基中,而对照组被reAcG感染的Hi5细胞则仍然附着在细胞培养皿底部,说明MbCRP1的表达,破坏了Hi5的细胞骨架。CRP1-GFP的融合蛋白分布在细胞质内,单独的荧光蛋白GFP则均匀地分布在被感染细胞的细胞质和细胞核内。综合所有实验结果表明,Mbcrp基因的表达与42kDa肌动蛋白被破坏相关。根据Mbcrp基因在细胞内的定位,推测该蛋白可能是一个与肌动蛋白相互作用的蛋白,深入的理论研究仍需要进行。同时,含有寄生蜂多分DNA病毒基因的重组杆状病毒reAcMG是否可以用于害虫生物防治,则需要从杀虫毒力和环境安全等方面进行研究。
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