【摘要】：粘蟲Mythimna separata(Walker)是東亞地區(qū)重要的遷飛性害蟲。溫度變化對其季節(jié)性分布起決定性作用。前人研究了恒溫對粘蟲生長發(fā)育和繁殖參數(shù)的影響,但影響粘蟲生命策略的的因素不局限于溫度的絕對值,還與溫度變化趨勢具有密切關(guān)系。自然界存在溫度的晝夜變化和季節(jié)變化,已有研究表明昆蟲在室內(nèi)恒溫和相同平均溫度的晝夜變溫條件下的發(fā)育速率不同,因此有必要研究變溫對粘蟲的影響。本論文基于發(fā)育階段-兩性生命表研究了恒溫、蛹期換溫、自然變溫對粘蟲種群生命表參數(shù)的影響。恒溫設(shè)置為20℃、25℃、30℃,25℃是最適溫度,其中20℃是低適溫,30℃是高溫;蛹期換溫設(shè)置為20-25℃、25-20℃、25-30℃。自然變溫試驗時間設(shè)置為2018年4月15日至10月17日,處于春季、初夏、盛夏、秋季的的4個時段,與粘蟲在陜西關(guān)中地區(qū)粘蟲一年發(fā)生4代,各代主要發(fā)生時間基本吻合。選擇3組恒溫和4組自然變溫條件下與生命表試驗試蟲同批飼養(yǎng)的的2日齡成蟲進行轉(zhuǎn)錄組測序,獲得不同環(huán)境下粘蟲的基因表達(dá)模式。利用LC-MS技術(shù)對初夏和秋季自然變溫條件下的2日齡成蟲進行代謝組檢測,尋找粘蟲響應(yīng)自然變溫的生物標(biāo)記物,從代謝的角度解釋粘蟲在不同季節(jié)所表現(xiàn)出的不同生命策略,取得的主要結(jié)果如下:1.恒溫和蛹期換溫條件下的生命表研究20℃和20-25℃處理下3齡前幼蟲存活率較低(分別是63.0%和70.1%),30℃處理下蛹期存活率極低(20.6%)。隨溫度上升整體上各發(fā)育階段歷期縮短。25℃時成蟲產(chǎn)卵前期(APOP)最短(2.69 d),化蛹前、或化蛹后、或整個發(fā)育階段經(jīng)歷20℃低適溫或30℃高溫都會延長成蟲產(chǎn)卵前期、降低單雌產(chǎn)卵量、凈增殖率和內(nèi)稟增長率,且影響幅度與非最適溫度下粘蟲所處的發(fā)育階段有關(guān)。2.不同季節(jié)自然變溫條件下的生命表研究初夏和盛夏粘蟲未成熟期顯著短于春季和秋季。盛夏5齡、6齡、蛹期死亡率高。秋季成蟲產(chǎn)卵前期長于其它季節(jié)。春季和初夏雌蟲繁殖力顯著強于盛夏和秋季。初夏種群內(nèi)稟增長率和周限增長率最高,春季種群次之,盛夏種群最低;秋季種群凈增殖率低于春季和初夏,高于盛夏。3.不同恒溫條件下的成蟲轉(zhuǎn)錄組分析轉(zhuǎn)錄組結(jié)果原始文件經(jīng)質(zhì)控、拼接組裝、去冗余后共得到102078個轉(zhuǎn)錄本。注釋后22911個基因注釋到NR數(shù)據(jù)庫,13465個基因注釋到Uniprot/Swiss-Prot數(shù)據(jù)庫,22922個基因注釋到Uniprot_ref90數(shù)據(jù)庫。差異表達(dá)分析結(jié)果顯示,20℃相對25℃處理333個基因下調(diào),1588個基因上調(diào);30℃處理相對于25℃處理1096個基因下調(diào),875個基因上調(diào)。差異表達(dá)基因的GO富集和KEGG代謝通路富集結(jié)果顯示,大量差異基因和糖代謝、能量代謝、異源物質(zhì)代謝有關(guān)。處于糖酵解/糖異生、三羧酸循環(huán)、氧化磷酸化通路中的大量基因和肌原纖維合成相關(guān)基因在30℃條件下下調(diào),多種熱激蛋白基因、泛素介導(dǎo)的蛋白水解酶系統(tǒng)中的基因在30℃時上調(diào)。屬于clan 3的細(xì)胞色素P450單加氧酶基因(CYPs)在20℃時上調(diào),而參與蛻皮激素合成的2個CYP在30℃時上調(diào)。4.不同季節(jié)自然變溫條件下的成蟲轉(zhuǎn)錄組分析轉(zhuǎn)錄組結(jié)果原始文件經(jīng)質(zhì)控、拼接組裝、去冗余后共得到得到272266個轉(zhuǎn)錄本。注釋后共82182個unigene注釋到NR數(shù)據(jù)庫,43547個unigene注釋到Uniprot/Swiss-Prot數(shù)據(jù)庫,83662個unigene注釋到Uniprot_ref90數(shù)據(jù)庫,50739個基因具有GO注釋,13536個基因具有KEGG注釋。差異表達(dá)分析表明,不同季節(jié)成蟲基因表達(dá)模式差異明顯,其中春季組相對于盛夏組差異表達(dá)基因最多,共3846個基因下調(diào),2288個基因上調(diào);初夏組相對于秋季組差異基因最少,共610個基因下調(diào),842個基因上調(diào)。差異基因GO富集和KEGG代謝通路富集結(jié)果顯示,大量差異表達(dá)基因和糖代謝、能量代謝、脂肪代謝、氨基酸代謝、異源物質(zhì)代謝有關(guān)。糖酵解/糖異生、三羧酸循環(huán)、磷酸戊糖途徑代謝通路中的大量基因在春季個體中表達(dá)量最高,在初夏和盛夏個體中表達(dá)量較低。氧化磷酸化通路中大量基因,以及脂肪代謝基因在春季和秋季個體中表達(dá)量較高,在初夏和盛夏個體中表達(dá)量較低。一些熱激蛋白和蛋白水解酶類基因在初夏和盛夏個體中表達(dá)量較高,在春季和秋季個體中表達(dá)量較低。5.基于LC-MS的初夏和秋季自然變溫條件下成蟲非靶向代謝組分析PCA分析和PLS-DA分析顯示出代謝組樣品重復(fù)性良好。正離子模式下共鑒定出12396個代謝物“峰(features)”,其中秋季相對于初夏個體有1683個下調(diào)“峰”,1311個上調(diào)“峰”;負(fù)離子模式下共鑒定出6679個“峰”,秋季相對于初夏個體有1061個下調(diào)“峰”,635個上調(diào)“峰”。結(jié)合“峰”在METLIN數(shù)據(jù)庫的注釋結(jié)果,發(fā)現(xiàn)秋季個體相對于初夏個體,多種糖和多醇類物質(zhì)含量較高,三羧酸循環(huán)、磷酸戊糖途徑中的中間產(chǎn)物含量較高。大量飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、多種游離氨基酸、保幼激素JH III及其代謝產(chǎn)物在初夏個體中含量較高,氨基酸中只有絲氨酸在秋季個體中含量較高。
【圖文】：

西北農(nóng)林科技大學(xué)博士學(xué)位論文78；Smith and McDonald 1986）。由于澳洲大陸內(nèi)陸地區(qū)岸相對濕潤。不同于亞洲季風(fēng)區(qū)的粘蟲和北美季風(fēng)區(qū)和遷飛方向的不是溫度，而是降水量（McDonald 199部地區(qū)對普通粘蟲幼蟲進行田間調(diào)查，發(fā)現(xiàn)普通粘蟲范圍縮小，維多利亞州幼蟲密度較低，昆士蘭州南部、高；夏季分布范圍最小，，僅分布在東南部沿海地區(qū)。秋第 1 代基本伴隨秋季雨季同步發(fā)生，第 2 代發(fā)生時間的后代往往是普通粘蟲春季暴發(fā)的蟲源來源（McDon

%（Johnson 1987）。低齡幼蟲取食的隱蔽性、高齡幼蟲的暴食性、成災(zāi)的突蟲相似。1977年，草地貪夜蛾在美國東南部造成2.97億美元損失（Johnson 197 年，草地貪夜蛾是美國棉花生產(chǎn)中的第 9 大害蟲，造成 0.05%的產(chǎn)量損失，達(dá) 180 萬英畝（Nagoshi 2009）。另外，草地貪夜蛾 2016 年 4 月首次入侵非美和普林西比，6 月大規(guī)模危害西非地區(qū)的貝寧、尼日利亞、加納、多哥，0 月擴散至撒哈拉以南非洲絕大多數(shù)國家（Goergen et al. 2016；Nagoshi et al.8 年 6 月起，草地貪夜蛾先后入侵印度、斯里蘭卡、泰國、緬甸等南亞和東南2019 年 1 月進入云南（郭井菲等 2019；吳秋琳等 2019）。截至 2019 年 5草地貪夜蛾已蔓延至中國南方 13 個省市（全國農(nóng)技推廣中心病蟲測報處 20草地貪夜蛾冬季只能在德克薩斯州和弗羅里達(dá)州南部越冬，但夏季分布北界加拿大魁北克省和安大略�。⊿parks 1979；Westbrook et al. 2016）。對野外采貪夜蛾進行單倍體分型，并結(jié)合氣象資料進行軌跡模擬，發(fā)現(xiàn)弗羅里達(dá)州蟲東海岸向北遷飛，而阿巴拉契亞山脈以東、落基山脈以西的大平原地區(qū)蟲源克薩斯州，兩部分蟲源在阿拉巴馬州-佐治亞州-賓夕法尼亞州附近交匯（Nl. 2012；Westbrook et al. 2016）。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S433.4

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本文編號：2693984