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西花蓟马Frankliniella occidentalis(Pergande)是世界性分布的重要农业害虫,球孢白僵菌(Beauveria bassiana)是防治西花蓟马的重要生物因子之一。昆虫在感染了病原物(或寄生物)后,能通过移动到更高或更低的环境温度下,实现体温的改变,即,行为性体温调节。行为性体温调节对昆虫-病原物互作体系有着显著影响。本文以健康个体为对照,检测了被球孢白僵菌侵染的西花蓟马行为性体温调节,及其对存活、繁殖、性比和基因表达的影响。探讨了温度对球孢白僵菌侵染西花蓟马后的生长动力学及毒力的影响。为提高球孢白僵菌对西花蓟马的防治效率提供理论依据。主要研究结果如下: 1西花蓟马被球孢白僵菌侵染后的行为性冷趋 温度选择性实验结果表明,健康的西花蓟马偏好选择24℃的温度环境,而被球孢白僵菌侵染的蓟马趋向于选择更低的温度,12℃,即,发生了行为性冷趋。 低温改变了染菌西花蓟马的存活和繁殖。与24℃相比,染菌蓟马在12℃下的存活率显著提高,但产卵总量显著下降。在24℃下,与健康蓟马相比,染菌蓟马繁殖前期产卵能力上调但后期产卵能力下降,而在12℃下,与健康蓟马相比,染菌蓟马繁殖后期产卵能力上调。 低温改变了染菌西花蓟马的性比。对于当代染菌西花蓟马,在12℃和24℃下,染菌蓟马的性别比例(♂∶♀)都随时间推移而下降,且在12℃下,染菌蓟马的性比(♂∶♀)始终高于24℃下。 对于染菌蓟马的后代,其种群雌性比例在12℃(370%)下要高于24℃(285%)下。在12℃下,卵发育为成虫的存活率(84%)要高于24℃下染菌蓟马后代的存活率(80%)。 低温延缓了染菌蓟马体内真菌的生长。从西花蓟马被球孢白僵菌侵染第2d起,12℃下蓟马体内真菌拷贝数开始显著低于24℃下。 2西花蓟马被球孢白僵菌侵染后行为性冷趋下的转录组分析 通过二代转录组测序技术比较了健康蓟马和染菌蓟马在12℃和24℃下体内基因差异表达情况。总共拼接获得77155条Unigene,得到了34515条有注释的基因。对染菌蓟马在12℃和24℃下的表达基因做对比,总共获得521条差异表达基因,其中有225条基因与健康蓟马对低温响应的差异表达基因相重合,称为第一类DEG(FTO-DEG),其余的296条基因为染菌蓟马对低温响应的特有基因,称为第二类DEG(STO-DEG)。FTO-DEG中有74条基因被GO注释,富集到29条pathway中。STO-DEG中有97条基因被GO注释,富集到48条pathway中。结果显示12℃低温引起了染菌蓟马体内一系列的免疫相关应答和应激相关应答,提高了染菌蓟马对抗真菌侵染的能力。 3西花蓟马行为性冷趋相关基因的鉴定及表达分析 低温(12℃)诱导了染菌蓟马体内免疫相关基因的大量表达。本文检测了免疫过程中信号转导基因(Toll)、与T细胞抗性相关基因(Ant)、免疫过程中信号调节和放大基因(Ser),免疫过程中免疫诱导效应因子基因(Per)在12℃和24℃环境下的表达情况。结果显示,除Ant基因表达量在第3d开始下降,Toll、Ser和Per3个基因表达量均随侵染时间的增加而增多。而且,12℃下免疫相关基因的表达量均高于24℃下。 低温(12℃)改变了应激相关基因的反应模式。本文检测了应激过程中编码海藻糖(Tre)、脯氨酸(Pro)和热激蛋白(Hsp)合成的3个基因的表达情况。无论染菌与否,在12℃下,Tre、Pro和Hsp3个基因随着时间的增加,其表达均呈现出先升高再降低或者再升高的模式;而在24℃下,Tre、Pro和Hsp3个基因的表达量随时间推移缓慢增加,除染菌蓟马体内Tre在第2d和3d表达量没有明显变化外,其他基因均在第3d有明显增加。 4两株球孢白僵菌在三个温度下侵染西花蓟马的比较生长动力学及其毒力 生测结果显示,30℃下菌株SCWJ-2毒力显著高于GZGY-1-3,25℃和20℃下两菌株毒力无显著差异。平板培养的试验表明,菌株SCWJ-2在三个温度下的菌落直径均显著大于菌株GZGY-1-3。实时荧光定量结果显示,在30℃下SCWJ-2真菌拷贝数大于GZGY-1-3,25℃和20℃下两菌株基因拷贝数无显著差异。可见真菌在被侵染虫体内的基因拷贝数受到菌株和温度的影响,其与生物测定结果相一致,与离体培养的平板菌落直径测定结果不一致。两菌株均对西花蓟马具有较高的毒力,但与菌株GZGY-1-3相比,SCWJ-2更适合高温条件下对西花蓟马的防治。