驱避物质作用下桔小实蝇触角和脑转录组特征分析

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangqing1226
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桔小实蝇Bactrocera dorsalis(Hendel)作为一种世界性的农业害虫,有繁殖能力强、生命周期长、世代重叠度高以及寄主广泛等特征,可严重危害包括番石榴、杨桃、香蕉等250多种热带和亚热带水果,因此成为国际上重要的检疫害虫。目前分布在我国大部分南方地区,有逐年向北扩散的趋势,将严重危害更多的农作物。该虫对现有农药阿维菌素、溴氰菊酯、高效氯氟氰菊酯等都已具有抗药性,导致防治难度加大。我国植物资源丰富,开发环保且不易产生耐药性的植物源农药具有得天独厚的优势。以植物精油等作为驱避剂控制桔小实蝇危害是值得研发的方向之一。本文为筛选有效植物源驱避剂及了解相关的作用机制,选取了8种植物来源的物质对桔小实蝇进行了趋向行为反应试验,并利用转录组测序技术初步探索了香叶醇对桔小实蝇的触角和大脑的嗅觉反应相关基因表达的影响。主要研究结果如下:1.8种植物源化学物质对桔小实蝇趋向行为反应的影响以在实验室中连续多代饲养且羽化10天的桔小实蝇敏感品系成虫作为供试对象,利用Y型嗅觉仪测定其对辣椒精油、松节油、肉桂精油、薄荷精油、罗勒精油、香叶醇、香茅醇、香茅醛这8种植物源化学物质的行为趋向反应。在8种物质的原液中,香叶醇原液对桔小实蝇的驱避率最高为67.12%,随后分别是香茅醇原液34.33%、香茅醛原液29.67%、辣椒精油原液为28.33%、松节油原液28%、薄荷精油原液23%、肉桂精油原液22.33%,驱避效果最弱的是驱避率为19%罗勒精油原液。辣椒精油、松节油、肉桂精油、香叶醇、香茅醇、罗勒精油这6种物质对桔小实蝇的驱避作用与浓度正相关;而薄荷精油和香茅醛则在当浓度稀释到10-2时对桔小实蝇的驱避作用最高。2.香叶醇处理下对桔小实蝇触角和脑的转录组测定对香叶醇原液处理下桔小实蝇触角和大脑的转录组测序分析发现,香叶醇处理组(R_MA、R_FA、R_MB、R_FB)和对照组(A_MA、A_FA、A_MB、A_FB)通过Trinity组装、GO注释以及KEGG分析获得了70,133个注释基因,其中注释到Nr数据库有47,956个,注释到Nt数据库的55,972个,注释到KO数据库的5,526个,注释到Swiss Prot数据库17,726个,注释到PFAM数据库25,130个注释到GO数据库25,130个注释到KOG数据库7,754个。转录本大多数被注释到信号转导(Signal transduction)、内分泌系统(Endocrine system)、运输和分解代谢(Transport and catabolism)等通路中,根据KEGG富集分析发现差异表达的基因主要在细胞色素P450对外源性药物代谢的影响、药物代谢—细胞色素P450、化学致癌作用、甾类激素生物合成、雌激素信号通路、MAPK信号通路、内质网蛋白加工、hippo信号通路等中响应,这些通路为桔小实蝇在香叶醇的胁迫下做出驱避行为选择提供了依据。根据基因表达量的差异,筛选出了20个OBP基因(GOBP19d、GOBP99a、OBP83a-2、GOBP56h、OBP99a、OBP56d、OBP1、OBP56d-1、GOBP19d、OBP19d-2、OBP50e、OBP25、GOBP28a、OBP99c-4、OBP56a、OBP22)、4个OR基因(OR83a、OR21a、OR83b、OR33b)、1个IR基因(IR21a)、1个SNMP基因(SNMP1),而CSP基因未见差异表达(P value<0.05;FDR<0.05;|log2Fold Change|>1)。在脑中有18个表达量发生显著差异的OBP基因,触角中只有3个,而IR和SNMP只在大脑中发现有差异表达的基因。为进一步探索桔小实蝇识别香叶醇的相关机制奠定了基础。
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