滞育诱导和营养传递对丽蝇蛹集金小蜂耐寒性的影响及其分子机制

发布时间：2016-11-29 17:06

  本文关键词：滞育诱导和营养传递对丽蝇蛹集金小蜂耐寒性的影响及其分子机制，由笔耕文化传播整理发布。

《中国农业科学院》 2015年

滞育诱导和营养传递对丽蝇蛹集金小蜂耐寒性的影响及其分子机制

李玉艳  

【摘要】：寄生蜂是农业害虫的重要天敌,提高寄生蜂的耐寒性对延长天敌产品货架期、实现远途安全运输、提高释放定殖力等具有重要意义。寄生蜂的耐寒性具有可塑性,受营养、发育状态及外部环境等诸多因素影响。寄主及其摄食营养能改变寄生蜂的生理生化状态,从而影响其耐寒性,目前这方面的研究尚属空白。有研究表明饲料中添加低温保护物质能增强其取食昆虫的耐寒性,基于此我们提出了操纵寄主饲料能影响寄生蜂耐寒性这一假说,并从生物学、生理学及代谢组学等方面进行了验证。本研究以丽蝇蛹集金小蜂Nasonia vitripennis(Walker)及其寄主麻蝇Sarcophaga crassipalpis(Macquart)为研究对象,测试了寄生蜂自身滞育状态、寄主滞育状态及寄主饲料添加低温保护剂对丽蝇蛹集金小蜂耐寒性的影响;评价了由上述因素引起丽蝇蛹集金小蜂耐寒性变化的代谢组学差异;克隆了胁迫关键调控酶pepck基因的完整编码区序列,测定了丽蝇蛹集金小蜂滞育不同阶段以及胁迫条件下pepck的相对表达量;为深入寄生蜂滞育及耐寒性的分子生理机制研究提供理论参考,也为延长天敌产品货架期、保障远距离安全运输及提高寄生蜂的生防潜能提供技术支撑。研究表明:1.滞育金小蜂幼虫的耐寒性比非滞育幼虫显著提高,其耐寒性为动态过程,随滞育深度增加,耐寒能力逐渐提高。寄主滞育可显著提高金小蜂幼虫的耐寒性,但其影响效应低于寄生蜂自身滞育的影响。2.首次提出并验证了耐寒性增强的三重营养传递假说,寄主麻蝇的饲料中添加丙氨酸、脯氨酸或甘油等低温保护剂,均可提高金小蜂幼虫的耐寒性。添加脯氨酸对金小蜂耐寒性提高的效果最显著。3.滞育与非滞育金小蜂的代谢图谱显著不同,二者在多种低温保护剂、氨基酸和碳水化合物水平上存在显著差异;滞育期间哌啶酸、脯氨酸和海藻糖的高度积累,可作为判断滞育状态的关键生物标记物;金小蜂代谢图谱随滞育深度增加显著改变,体现了滞育的动态特征;在金小蜂滞育期间,多种代谢途径被改变,尤以氨基酸和碳水化合物代谢途径富集最显著;滞育金小蜂低温保护剂积累及能量代谢降低有助于其耐寒性的提高。4.滞育麻蝇的代谢图谱明显不同,并引起金小蜂体内低温保护物质及糖酵解产物的提高,多种氨基酸代谢途径及脂类代谢等被改变,对金小蜂的代谢特征产生显著影响,但该影响明显低于金小蜂自身滞育的效应;滞育麻蝇代谢特征的显著改变可能间接影响金小蜂的代谢组从而提高其耐寒性。5.寄主饲料中添加的脯氨酸,引发金小蜂代谢物质的显著改变,包括低温保护物质、必需氨基酸浓度增加,能量、脂类和氨基酸代谢物下降,其对金小蜂耐寒性的提高或源于代谢物扰动的间接影响。6.分离克隆的金小蜂pepck基因编码线粒体型PEPCK,结构及进化上高度保守。金小蜂滞育期间基因pepck显著下调,与代谢物水平的结果一致,且该基因为低温诱导下调型。金小蜂pepck基因的特殊应激表达模式,揭示了昆虫滞育及逆境胁迫反应机制的丰富多样性。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S476.3
【目录】：

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