四川省草地贪夜蛾抗药性检测及其抗性机制、生活史特征及转录组分析

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wanghuayu1985
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草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(Noctuidae:鳞翅目)是一种来自北美热带地区的迁飞性害虫,其寄主超过350余种,包括棉花,小麦,甘蔗,水稻和牧场草等。自2019侵入中国以来,给我国玉米产业造成巨大经济损失。四川是我国重要的玉米种植区,自2019年草地贪夜蛾从云南迁入四川后,已在四川多地发生,并可在攀西地区越冬,对四川省玉米生产带来严重危害。因此,本研究通过测定不同地区草地贪夜蛾种群的抗药性水平、构建敏/抗氯虫苯甲酰胺品系、转录组分析及差异基因q RT-PCR验证等,以期为科学用药防控四川地区草地贪夜蛾提供理论。主要研究结果如下:(1)采用点滴法建立了6条相对敏感基线,并测定了六种不同杀虫剂对7个田间种群的相对抗性水平。结果表明,所有的田间种群对阿维菌素苯甲酸酯、毒死蜱、溴氰菊酯、茚虫威、双三氟虫脲的相对敏感阶段,其相对抗性倍数(RR)分别为2.49~3.23、1.02~1.40、1.05~1.54、1.22~1.77和1.03~1.28倍;除QJ-20种群对氯虫苯甲酰胺表现为低水平抗性之外(RR为5.13倍),其余田间种群对氯虫苯甲酰胺均表现为相对敏感(其RR值为1.70~2.18)。(2)采用三种增效剂(磷酸三苯酯、马来酸二乙酯和胡椒酰丁氧化物)测定了其对氯虫苯甲酰胺的增效作用,并测定其酶活性,结果表明,PBO对氯虫苯甲酰胺毒力的增效比为1.45倍,对明细胞色素P450酶活性的抑制增效比为2.33倍,这表明P450s是草地贪夜蛾对氯虫苯甲酰胺代谢抗性的主要解毒代谢酶。进一步采用q RT-PCR检测了氯虫苯甲酰胺靶基因RYR和26个CYP450基因在抗性品系QJ-20种群中的表达,结果表明,RYR、CYP6AE43、CYP321A8、CYP305A1、CYP49A1和CYP306A1在QJ-20中显示过表达。5.5-,2.4-,0.9-,3.3-,3.9-,和2倍。进一步测定了差异表达基因在田间群体中的表达,结果表明,RYR相对表达水平在所有群体中表达最为显著,上调表达倍数分别达到1.93至5.5倍。因此,RYR和细胞色素P450的过表达可能与草地贪夜蛾对氯虫苯甲酰胺抗性相关。(3)通过双向筛选法,通过QJ-20构建草地贪夜蛾氯虫苯甲酰胺抗/感品系,它们分别被标记为氯虫苯甲酰胺敏感品系(Crp-SUS)和氯虫苯甲酰胺抗性品系(Crp-RES),相对敏感基线,Crp-SUS的RR达到了0.42倍,而Crp–RES的RR达到了1.98倍。两性生命表研究表明,Crp-SUS的发育时间显著长于Crp-RES,并且Crp-SUS品系的雄成虫和雌成虫的平均寿命、成虫产卵前期(APOP)、总产卵前期(TPOP)显著长于Crp-RES品系,但是Crp-SUS品系的内禀增长率(r)、周限增长率(λ)和净增值率(R0)等生命参数值显著低于Crp-RES品系,而Crp-SUS菌株的平均世代时间(T)显著长于Crp-RES品系。Crp-SUS的年龄-阶段特征存活率(sxj)和年龄-阶段特征寿命期望值(exj)比Crp-RES菌株长,但Crp-SUS的年龄-阶段特征生殖能力(vxj)比Crp-RES短。(4)两个品系的转录组分析表明,在KEGG途径和GO富集中,代谢途径和催化活性对抗性发展有显著贡献。还发现在两个品系(Crp-SUS)和(Crp-RES)中有1582个显著下调的差异表达基因(DEGs),而1402个基因显著上调。进一步通过qRT-PCR验证12个DEGs,包括11个P450基因和RYR,在Crp-RES品系中表达量相对Crp-SUS上调的DEGs包括CYP6AE44,GST4E1,CYP4C1,CYP340L1,CYP302A1,CYP6B2,CYP4G74,CYP4G15和CYP6AE43,上调倍数分别为2.37-,3.02-,3.88-,2.99-,2.94-,3.09-,3.82-,4.05-和3.61-倍;在Crp-RES品系中,RYR、CYP6B1、CYP49A1和CYP6B6分别下调0.52-、0.22-、0.40-和0.39-倍。所有结果表明,草地贪夜蛾对几种防控杀虫剂均处于敏感至中抗水平,而其对氯虫苯甲酰胺的抗性主要与靶基因RYR和P450基因的过表达有关,以上研究结果有助于制定草地贪夜蛾区域性有害生物策略(IPM)的制定,为化学农药的减量控害,减施增效提供理论基础。
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