【摘要】：蘋果蠹蛾在世界范圍內(nèi)廣泛分布,是一種毀滅性的檢疫害蟲,以幼蟲蛀果為害,對全球仁果產(chǎn)業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由于長期依賴化學(xué)殺蟲劑進(jìn)行防治,致使蘋果蠹蛾在許多國家和地區(qū)抗藥性問題日趨嚴(yán)重,同時(shí)導(dǎo)致防治成本和質(zhì)量安全隱患不斷增加。系統(tǒng)深入地研究蘋果蠹蛾抗藥性機(jī)理,挖掘新靶標(biāo)是開辟蘋果蠹蛾防治新方法的有效途徑,迅速成為研究熱點(diǎn),同時(shí),蘋果蠹蛾基因組測序的完成大幅降低了研究難度。本文在蘋果蠹蛾基因組數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,利用生物信息學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)手段,深度挖掘蘋果蠹蛾基因組中與抗藥性相關(guān)的基因,并結(jié)合重測序數(shù)據(jù)挖掘抗藥性相關(guān)的突變位點(diǎn),獲得11個(gè)與抗性相關(guān)的基因家族,進(jìn)行了抗藥性全基因組關(guān)聯(lián)分析分析,為全面解析蘋果蠹蛾抗藥性機(jī)制提供了分子基礎(chǔ),并為新靶標(biāo)基因的挖掘,新藥劑研制和抗藥性綜合治理提供科學(xué)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。主要研究結(jié)果有以下三個(gè)方面:1.基于蘋果蠹蛾基因組數(shù)據(jù),從基因組水平高通量挖掘、分析抗藥性相關(guān)的基因家族,獲得了殺蟲劑作用靶標(biāo)基因和解毒代謝相關(guān)基因家族11個(gè)。其中,與解毒代謝相關(guān)的基因家族4個(gè),包括:127個(gè)細(xì)胞色素P450基因、21個(gè)谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶基因、74個(gè)羧酸酯酶基因、66個(gè)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白;殺蟲劑作用靶標(biāo)基因家族7個(gè),包括:4個(gè)谷氨酸門控的氯離子通道、4個(gè)GABA門控的氯離子通道、1個(gè)鈣離子通道、1個(gè)電壓門控鈉離子通道、12個(gè)乙酰膽堿受體、2個(gè)乙酰膽堿酯酶基因和11個(gè)水通道蛋白編碼基因。此外,與其他物種的基因組比較分析發(fā)現(xiàn),蘋果蠹蛾的P450基因、ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、水通道蛋白均有顯著擴(kuò)增的現(xiàn)象。2.靶標(biāo)抗性是昆蟲抗藥性的一個(gè)重要機(jī)制,從蘋果蠹蛾的基因組數(shù)據(jù)中獲得12條煙堿型乙酰膽堿受體基因序列,為進(jìn)一步研究蘋果蠹蛾對新煙堿類殺蟲劑的靶標(biāo)抗性機(jī)制奠定基礎(chǔ)。利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)克隆獲得了8條蘋果蠹蛾nAChR亞基基因的全長序列,對上述8個(gè)基因序列結(jié)構(gòu)的生物信息學(xué)分析表明:它們的分子量均在36-60 kD之間,PI值在4.7-8.0之間,均含有α螺旋、β折疊、延伸鏈和無規(guī)則卷曲,所含的內(nèi)含子與外顯子數(shù)目不盡相同,其基因序列比較保守。3.細(xì)胞色素P450的解毒功能也是昆蟲抗藥性的一種重要機(jī)制。通過對蘋果蠹蛾基因組中127個(gè)P450基因進(jìn)行5’RACE克隆,成功得到100個(gè)P450基因的5’UTR區(qū)域,將其定位到基因組中并利用蘋果蠹蛾的重測序數(shù)據(jù),進(jìn)行GWAS分析。在100個(gè)P450基因的啟動子區(qū)域共檢測到與甲基谷硫磷抗性相關(guān)的SNP位點(diǎn)5個(gè),與溴氰菊酯抗性相關(guān)的SNP位點(diǎn)49個(gè),這些P450基因大部分是Clan3和Clan4亞家族的成員。在CarE、ABC和GST等其它幾個(gè)關(guān)鍵基因的編碼區(qū)域分別找到與甲基谷硫磷抗性相關(guān)的SNP位點(diǎn)4個(gè),與溴氰菊酯抗性相關(guān)的SNP位點(diǎn)25個(gè)。
【圖文】：

蠹蛾的發(fā)生與危害蛾 Cydia pomonella（L.），英文名為 Codling Moth（CM），又稱蘋果小卷葉蛾idoptera、卷蛾科 Tortricidae、小卷蛾亞科 Olethreutinae、Cydia 屬。蘋果蠹蛾起區(qū)域，隨著蘋果的種植面積的不斷擴(kuò)大和國際果品貿(mào)易活動的日益增加，蘋果進(jìn)行傳播與擴(kuò)散（Reyes and Sauphanor, 2008）。目前，蘋果蠹蛾在世界范圍內(nèi)分布在除了格陵蘭島和南極洲以外的 70 多個(gè)國家和地區(qū)；其寄主范圍比較廣桃、沙果、石榴、杏、山楂、李、栗等幾十種植物，是一種具有毀滅性的檢疫蛾以幼蟲直接蛀食果心，少數(shù)果實(shí)表面僅留有傷疤，多數(shù)果實(shí)表面布滿蟲孔，色的蟲糞和果皮碎屑由蛀孔排出，聚集在果皮的表面，以絲狀纏繞，串掛在蛀實(shí)的品質(zhì)，為害嚴(yán)重時(shí)會造成大量落果，影響果實(shí)的產(chǎn)量，對全球仁果產(chǎn)業(yè)造953 年，新疆庫爾勒地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)蘋果蠹蛾（張學(xué)祖, 1957），之后以其為中心向，導(dǎo)致新疆全境果園均有不同程度的發(fā)生。目前，蘋果蠹蛾在甘肅省中西部、黑龍江南部地區(qū)、內(nèi)蒙古西部地區(qū)以及遼寧綏中等地區(qū)均有分布，蘋果蠹蛾的原和渤海灣的蘋果產(chǎn)區(qū)帶來了致命威脅（楊樺等, 2012）。截止到 2015 年，蘋造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá) 2.98 億元，其中產(chǎn)量損失為每年 1.40 億元，防治費(fèi)用為每等, 2015）。

圖 1-2 煙堿型乙酰膽堿受體的結(jié)構(gòu)（Jones and Sattelle, 2010）Figure 1-2 Structure of nAChRs（Jones and Sattelle, 2010）蟲煙堿型乙酰膽堿受體亞基的研究神經(jīng)系統(tǒng)中重要的酶或受體是大多數(shù)殺蟲劑的作用靶標(biāo)，作為昆蟲神經(jīng)系統(tǒng)中織之一的煙堿型乙酰膽堿受體便成為了神經(jīng)毒性類殺蟲劑的選擇性靶標(biāo)（Mat的基因組于 2000 年發(fā)表（Deng et al., 2000），之后更多昆蟲的全基因組測序被陸了昆蟲 nAChRs 的研究。通過基因組測序發(fā)現(xiàn)，與脊椎動物相比，昆蟲的 nA較小。在已發(fā)表的全基因組昆蟲中，煙堿型乙酰膽堿受體亞基基因數(shù)量統(tǒng)計(jì)如phila melalogaster）10 個(gè)（Dα1-7，Dβ1-3）（Adams et al., 2000）；家蠶（Bombyxα1-9，，Bmβ1-3）（Shao et al., 2007）；岡比亞按蚊（Anopheles gambiae）10 個(gè)（A）（Holt et al., 2002; Jones et al., 2005）；意大利蜜蜂（Apismallifera）11 個(gè)（Am-2）（Usda, 2006; Bentley et al., 2007）；麗蠅蛹集金小蜂（Nasonia vitripennis-12，Nvβ1-4）（Jones et al., 2010; Werren et al., 2010），豌豆蚜（Acyrthosiphon pi1-4，Apa6-10，Apβ1-2）（Dale et al., 2010; Tagu et al., 2010），赤擬谷盜（Tribolium c
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S433.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2595532