绿盲蝽-棉花相互作用的转录组研究

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绿盲蝽是一种农业害虫,为害超过150种作物。随着Bt棉在中国广泛种植,绿盲蝽在一些地区逐渐取代棉铃虫成为棉田中的主要害虫之一。当前对于绿盲蝽在转录组水平的了解还十分有限。对绿盲蝽二龄若虫、五龄若虫和成虫三个不同发育时期的绿盲蝽总RNA进行了基于Illumina HiSeq4000平台的转组测序,获得了98,236条绿盲蝽转录组参考序列,平均长度1,335nt,N502,337nt,其中50,640条序列在常用的蛋白或核酸数据库中获得注释,包括大量的消化酶基因和细胞色素P450基因。通过与棉铃虫、棉蚜转录组数据的比较,总结出作为一种细胞取食的刺吸式昆虫,绿盲蝽转录组在消化酶的丰富程度上介于棉铃虫和棉蚜之间。绿盲蝽从初龄若虫到成虫的发育过程中,转录组水平上基因的表达模式发生了巨大变化,更多的基因在绿盲蝽成虫中表达升高。高质量的绿盲蝽转录组参考序列和不同发育时期的基因表达谱,为研究绿盲蝽提供了宝贵的数据,使能更好地了解绿盲蝽的生理和发育特征,并以此寻找防治绿盲蝽的潜在靶基因。  绿盲蝽和棉铃虫是危害棉花的主要害虫,但二者有着不同的口器和取食方式,陆地棉子叶受到绿盲蝽和棉铃虫的取食后是否会有不同表型和反应?迄今对这个问题尚缺少系统研究。发现,棉花子叶用绿盲蝽或棉铃虫侵染后,再去喂养棉铃虫幼虫,会对棉铃虫造成不同的影响,这表明棉花对于两种昆虫的取食有着不同响应。为更好地了解这种差异,对绿盲蝽和棉铃虫取食过的棉花子叶进行了转录组测序,分别鉴定出3,195和3,002个受绿盲蝽和棉铃虫取食显著诱导的棉花基因。通过比较绿盲蝽和棉铃虫诱导基因的差异,发现棉铃虫诱导了大量参与茉莉素信号途径的基因;绿盲蝽除了诱导茉莉素途径的基因外,还诱导了大量参与植物抗病途径的基因。在植物抗虫过程中,蛋白酶抑制剂可能发挥了重要的作用。棉铃虫能诱导棉花子叶中多个胰蛋白酶抑制剂多大量表达,绿盲蝽诱导的主要是丝氨酸蛋白酶抑制剂等其他一些类型的蛋白酶抑制剂基因。昆虫和棉花两者转录组数据的结合分析,为更好地了解植物-昆虫相互作用提供了大量有价值的信息,并为针对不同昆虫的防治方法提供了理论指导。
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