【摘要】：粘蟲(chóng)Mythimna separata(Walker)是東亞地區(qū)重要的遷飛性害蟲(chóng)。溫度變化對(duì)其季節(jié)性分布起決定性作用。前人研究了恒溫對(duì)粘蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖參數(shù)的影響,但影響粘蟲(chóng)生命策略的的因素不局限于溫度的絕對(duì)值,還與溫度變化趨勢(shì)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(chóng)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(duì)粘蟲(chóng)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(duì)粘蟲(chóng)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(yàn)時(shí)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(gè)時(shí)段,與粘蟲(chóng)在陜西關(guān)中地區(qū)粘蟲(chóng)一年發(fā)生4代,各代主要發(fā)生時(shí)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(yàn)試蟲(chóng)同批飼養(yǎng)的的2日齡成蟲(chóng)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,獲得不同環(huán)境下粘蟲(chóng)的基因表達(dá)模式。利用LC-MS技術(shù)對(duì)初夏和秋季自然變溫條件下的2日齡成蟲(chóng)進(jìn)行代謝組檢測(cè),尋找粘蟲(chóng)響應(yīng)自然變溫的生物標(biāo)記物,從代謝的角度解釋粘蟲(chóng)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(chóng)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(shí)成蟲(chóng)產(chǎn)卵前期(APOP)最短(2.69 d),化蛹前、或化蛹后、或整個(gè)發(fā)育階段經(jīng)歷20℃低適溫或30℃高溫都會(huì)延長(zhǎng)成蟲(chóng)產(chǎn)卵前期、降低單雌產(chǎn)卵量、凈增殖率和內(nèi)稟增長(zhǎng)率,且影響幅度與非最適溫度下粘蟲(chóng)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(chóng)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(chóng)產(chǎn)卵前期長(zhǎng)于其它季節(jié)。春季和初夏雌蟲(chóng)繁殖力顯著強(qiáng)于盛夏和秋季。初夏種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率和周限增長(zhǎng)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(chóng)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(gè)轉(zhuǎn)錄本。注釋后22911個(gè)基因注釋到NR數(shù)據(jù)庫(kù),13465個(gè)基因注釋到Uniprot/Swiss-Prot數(shù)據(jù)庫(kù),22922個(gè)基因注釋到Uniprot_ref90數(shù)據(jù)庫(kù)。差異表達(dá)分析結(jié)果顯示,20℃相對(duì)25℃處理333個(gè)基因下調(diào),1588個(gè)基因上調(diào);30℃處理相對(duì)于25℃處理1096個(gè)基因下調(diào),875個(gè)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(shí)上調(diào)。屬于clan 3的細(xì)胞色素P450單加氧酶基因(CYPs)在20℃時(shí)上調(diào),而參與蛻皮激素合成的2個(gè)CYP在30℃時(shí)上調(diào)。4.不同季節(jié)自然變溫條件下的成蟲(chóng)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(gè)轉(zhuǎn)錄本。注釋后共82182個(gè)unigene注釋到NR數(shù)據(jù)庫(kù),43547個(gè)unigene注釋到Uniprot/Swiss-Prot數(shù)據(jù)庫(kù),83662個(gè)unigene注釋到Uniprot_ref90數(shù)據(jù)庫(kù),50739個(gè)基因具有GO注釋,13536個(gè)基因具有KEGG注釋。差異表達(dá)分析表明,不同季節(jié)成蟲(chóng)基因表達(dá)模式差異明顯,其中春季組相對(duì)于盛夏組差異表達(dá)基因最多,共3846個(gè)基因下調(diào),2288個(gè)基因上調(diào);初夏組相對(duì)于秋季組差異基因最少,共610個(gè)基因下調(diào),842個(gè)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(gè)體中表達(dá)量最高,在初夏和盛夏個(gè)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(gè)體中表達(dá)量較高,在初夏和盛夏個(gè)體中表達(dá)量較低。一些熱激蛋白和蛋白水解酶類(lèi)基因在初夏和盛夏個(gè)體中表達(dá)量較高,在春季和秋季個(gè)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(chóng)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(gè)代謝物“峰(features)”,其中秋季相對(duì)于初夏個(gè)體有1683個(gè)下調(diào)“峰”,1311個(gè)上調(diào)“峰”;負(fù)離子模式下共鑒定出6679個(gè)“峰”,秋季相對(duì)于初夏個(gè)體有1061個(gè)下調(diào)“峰”,635個(gè)上調(diào)“峰”。結(jié)合“峰”在METLIN數(shù)據(jù)庫(kù)的注釋結(jié)果,發(fā)現(xiàn)秋季個(gè)體相對(duì)于初夏個(gè)體,多種糖和多醇類(lèi)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(gè)體中含量較高,氨基酸中只有絲氨酸在秋季個(gè)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(duì)濕潤(rùn)。不同于亞洲季風(fēng)區(qū)的粘蟲(chóng)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(duì)普通粘蟲(chóng)幼蟲(chóng)進(jìn)行田間調(diào)查，發(fā)現(xiàn)普通粘蟲(chóng)范圍縮小，維多利亞州幼蟲(chóng)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(shí)間的后代往往是普通粘蟲(chóng)春季暴發(fā)的蟲(chóng)源來(lái)源（McDon

%（Johnson 1987）。低齡幼蟲(chóng)取食的隱蔽性、高齡幼蟲(chóng)的暴食性、成災(zāi)的突蟲(chóng)相似。1977年，草地貪夜蛾在美國(guó)東南部造成2.97億美元損失（Johnson 197 年，草地貪夜蛾是美國(guó)棉花生產(chǎn)中的第 9 大害蟲(chóng)，造成 0.05%的產(chǎn)量損失，達(dá) 180 萬(wàn)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(kuò)散至撒哈拉以南非洲絕大多數(shù)國(guó)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(guó)、緬甸等南亞和東南2019 年 1 月進(jìn)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(guó)南方 13 個(gè)省市（全國(guó)農(nóng)技推廣中心病蟲(chóng)測(cè)報(bào)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(duì)野外采貪夜蛾進(jìn)行單倍體分型，并結(jié)合氣象資料進(jìn)行軌跡模擬，發(fā)現(xiàn)弗羅里達(dá)州蟲(chóng)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(chóng)源克薩斯州，兩部分蟲(chóng)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：S433.4

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本文編號(hào)：2693984