二斑叶螨对阿维菌素和螺虫乙酯的抗性机理研究

来源 :甘肃农业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:roc9055
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二斑叶螨(Tetranychus urticae Koch)作为一种世界性害螨,是目前发现的节肢动物中抗药性最高的生物之一。该害螨的防治主要依靠化学农药,阿维菌素是目前防治叶螨的重要抗生素类农药品种,螺虫乙酯则是迄今为止第一个双向内吸传导的新型杀虫、杀螨剂。任何一种农药的单一、长期、高频次使用,均不可避免的存在产生抗性的风险。本学位论文以室内饲养多年的二斑叶螨敏感品系(SS)为供试螨源,汰选出了二斑叶螨抗阿维菌素品系(Av-R)和抗螺虫乙酯品系(Sp-R),从生理生化水平上测定了抗性品系的解毒酶活性变化,在分子水平上检测了靶标基因的突变情况,并从二斑叶螨6个看家基因中筛选得到稳定表达的内参基因,分析了28个解毒酶基因的mRNA转录水平表达量的变化。获得的主要结果如下:1.二斑叶螨对阿维菌素和螺虫乙酯的抗性选育从二斑叶螨SS品系中分出的部分个体分别经阿维菌素和螺虫乙酯喷雾汰选18代以后,获得二斑叶螨抗阿维菌素品系(Av-R)和抗螺虫乙酯品系(Sp-R)。经室内毒力测定,Av-R和Sp-R品系的抗性指数分别达到180.56倍和90.58倍,说明二斑叶螨对两种药剂均产生了较高水平的抗性。从选育过程来看,二斑叶螨对螺虫乙酯和阿维菌素的抗性发展趋势差别不大,相较而言,二斑叶螨对螺虫乙酯的抗性形成和发展较为缓慢。2.二斑叶螨Av-R和Sp-R品系解毒酶活性分析采用微量滴度酶标板法测定了二斑叶螨SS、Av-R和Sp-R品系MFOs、GSTs和CarEs酶的活性。结果表明:3种解毒酶中MFOs的活性变化最大,与SS品系相比,Av-R和Sp-R品系MFOs比活力分别显著升高3.06和2.20倍;GSTs和CarEs活性的变化相对较小,Av-R品系和Sp-R品系GSTs比活力分别为SS品系的1.26和1.40倍,而CarEs比活力则分别是SS品系的1.34和1.27倍。抗性品系体内MFOs、GSTs和CarEs的活性都有不同程度的增强,说明二斑叶螨对阿维菌素和螺虫乙酯抗性的产生与解毒酶活性增强有关,MFOs的活力增强则是Av-R品系和Sp-R品系抗性产生的主要原因之一。3.二斑叶螨Av-R和Sp-R品系靶标突变检测采用PCR产物直接测序法,分别扩增二斑叶螨SS和Av-R品系GABA受体基因、SS和Sp-R品系ACCase基因。结果显示,与SS品系相比,二斑叶螨Av-R品系GABA受体基因和Sp-R品系ACCase基因均不存在抗性相关突变,仅在GABA01基因第1914位点及ACCase基因第3597位点核苷酸发生了同义突变,说明在当前抗性水平条件下,二斑叶螨对阿维菌素和螺虫乙酯抗性的产生与靶标抗性无关。4.二斑叶螨不同品系内参基因的筛选采用qRT-PCR技术,通过geNorm和Normfinder软件对二斑叶螨SS、Av-R和Sp-R品系中6个看家基因GAPDH、SDHA、ELF、5.8S rRNA、α-tubulin及β-actin的表达稳定性进行评估筛选。经geNorm软件评价分析,在二斑叶螨SS、Av-R和Sp-R品系中,6个看家基因的稳定性平均值M从小到大依次为:GAPDH=SDHA﹤ELF﹤5.8S rRNA﹤α-tubulin﹤β-actin,根据M值的大小对内参基因的稳定性进行评价,稳定值越小,该内参基因越稳定;反之,越不稳定。因此,稳定性较好的内参基因是GAPDH、SDHA和ELF基因。经NormFinder软件分析,6个看家基因的稳定值从小到大依次为:ELF(0.050)﹤SDHA(0.143)﹤GAPDH(0.207)﹤5.8S rRNA(0.337)﹤α-tubulin(0.351)﹤β-actin(0.370),即ELF基因的表达稳定性最高,可作为内参基因,而β-actin、α-tubulin及5.8S rRNA稳定性较差,不适合作为内参基因。综合比较geNorm软件和NormFinder软件评价结果,确定二斑叶螨SS、Av-R和Sp-R品系中理想的内参基因为ELF。5.二斑叶螨抗性品系解毒酶基因转录水平表达分析以ELF做为内参基因,分析了二斑叶螨Av-R和Sp-R品系P450s家族CYP392E亚家族基因、GSTs Delta家族基因、CarEs基因mRNA转录水平表达量的变化。结果表明,在二斑叶螨Av-R品系中,CYP392E7、TuGSTd16和TuCCE35基因相对表达量与SS品系相比,分别显著上调2.18、1.12和1.59倍,而CYP392E4、CYP392E9、CYP392E10、TuGSTd04、GSTd15和TuCCE36基因则显著下调,为SS品系的0.48-0.74倍,说明这些基因在mRNA转录水平的显著变化可能在二斑叶螨对阿维菌素的抗性形成中发挥了重要作用。在二斑叶螨Sp-R品系中,只有TuCCE35基因相对表达量显著升高,为SS品系的1.62倍,而CYP392E1、CYP392E9、TuGSTd04和GSTd15基因表达量显著下调,为SS品系的0.40-0.73倍,上述这些基因转录水平的显著变化可能与二斑叶螨对螺虫乙酯的抗性形成有关。综上所述,在生理生化水平上,二斑叶螨对阿维菌素和螺虫乙酯的抗性产生主要与MFOs酶活力增强有关,GSTs和CarEs也在一定程上参与了抗性的形成;在分子水平上CYP392E7、TuGSTd16和TuCCE35基因转录水平表达量的显著升高可能与二斑叶螨对阿维菌素抗性形成有关,而TuCCE35基因转录水平表达量的显著升高则可能与二斑叶螨对螺虫乙酯抗性形成有关。
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