發(fā)布時間：2017-12-07 22:00

  本文關鍵詞：二斑葉螨對朱砂葉螨競爭性擴張的毒理學機制研究

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【摘要】：二斑葉螨(Tetranychus urticae)和朱砂葉螨(Tetranychus cinnabarinus)同屬于蛛形綱、葉螨科、葉螨屬,都是重要的農(nóng)業(yè)害螨,但二者的分類地位長期存在爭議。在中國,一般認為朱砂葉螨為國內(nèi)本地種,二斑葉螨為外來入侵種。二斑葉螨在中國相對于朱砂葉螨競爭性擴張是一例典型的生物入侵事件,但有關其持續(xù)擴張并逐漸替代本地種朱砂葉螨的原因,迄今缺乏系統(tǒng)的研究和報道�，F(xiàn)有的關于二斑葉螨和朱砂葉螨的零星比較研究中,比較一致的結果是相對于朱砂葉螨,二斑葉螨更耐藥。據(jù)此,我們提出一個科學假設,即二斑葉螨更強的藥劑脅迫適應能力是其持續(xù)擴張并逐漸成為葉螨優(yōu)勢種群的重要原因。因此,本論文以二斑葉螨和朱砂葉螨為比較研究對象,以驗證上述科學設想為研究目的,擬從毒理學的獨特視角研究并闡明二斑葉螨在中國持續(xù)擴張的機制。獲得的主要研究成果如下:1.二斑葉螨入侵后的擴張趨勢分析通過檢索與整理國內(nèi)(1975-2014年)有關朱砂葉螨和(或)二斑葉螨的研究文獻(CNKI及SCI引文數(shù)據(jù)庫),追溯每篇文獻中葉螨的采集地繪制不同歷史時期的地理分布圖。發(fā)現(xiàn)以1983年為起點至上世紀末,二斑葉螨的分布由北京市擴大至長江以北9省市,朱砂葉螨在全國17省市有分布;進入本世紀后,二斑葉螨已越過長江,其分布由9省市繼續(xù)擴大至18省市,朱砂葉螨的分布范圍則縮至12省市。通過文獻檢索間接重現(xiàn)二斑葉螨擴張趨勢,結果表明入侵中國后,二斑葉螨相對于朱砂葉螨存在明顯的競爭性擴張現(xiàn)象。2.朱砂葉螨與二斑葉螨地理種群采集及鑒定野外混合種群采集于云南省昆明市郊的玫瑰上,首先根據(jù)體色將葉螨初步區(qū)分為朱砂葉螨(紅色)和二斑葉螨(綠色);再采用文獻報道的足Ⅰ脛節(jié)剛毛數(shù)量統(tǒng)計法結合雜交試驗鑒定兩種葉螨。研究結果表明:二斑葉螨種群所有個體足Ⅰ脛節(jié)剛毛數(shù)量為10根,朱砂葉螨野外種群和室內(nèi)品系足Ⅰ脛節(jié)剛毛數(shù)量為10根的個體比例分別為70%和66.7%,與報道的朱砂葉螨和二斑葉螨種群足Ⅰ脛節(jié)剛毛數(shù)量差異相吻合。雜交試驗結果表明野外紅色葉螨與室內(nèi)朱砂葉螨,野外綠色葉螨與室內(nèi)二斑葉螨能正常繁殖后代,而體色不同的兩種葉螨間存在生殖隔離。3.二斑葉螨和朱砂葉螨在不同溫度下的生物學特性分析組建16、26和33℃葉螨實驗種群生命表,比較朱砂葉螨和二斑葉螨生物學特性和種群參數(shù):在低溫16℃,二斑葉螨相對朱砂葉螨生長發(fā)育較快且相對適合度較大(Rf為1.44),存在適合度優(yōu)勢;在26℃,兩種葉螨發(fā)育歷期和相對適合度無明顯差異;33℃時,相對于朱砂葉螨,二斑葉螨的相對適合度為0.55,表明二斑葉螨在高溫下存在適合度劣勢。4.朱砂葉螨和二斑葉螨對藥劑脅迫的反應差異比較生物測定結果表明來源相同背景的二斑葉螨相對朱砂葉螨,對阿維菌素、甲氰菊酯、炔螨特、噠螨靈、溴蟲腈、吡螨胺、丁氟螨酯、聯(lián)苯肼酯和乙螨唑等9種常用殺螨劑更加耐藥,其中二者對阿維菌素的耐藥力差異高達8.5倍。室內(nèi)外模擬藥劑脅迫對兩種葉螨混合種群結構變化的影響:混合種群(兩種葉螨個體初始比例為1:1)在室內(nèi)豇豆上飼養(yǎng)2個月后,對照(不接觸藥劑)處理中朱砂葉螨數(shù)量顯著多于二斑葉螨(P0.05)(前者與后者個體數(shù)量的比例為1:0.46),而在阿維菌素和丁氟螨酯的脅迫處理中,二斑葉螨逆轉為混合種群的優(yōu)勢種群(比例分別逆轉為1:4.44和1:1.85);混合種群在田間分別在豇豆和茄子上生長一個種植季節(jié)后,對照組中的朱砂葉螨數(shù)量顯著多于二斑葉螨(P0.05),在豇豆和茄子上朱砂葉螨與二斑葉螨的比例分別為1.53:1和1.83:1,而處理組(阿維菌素防治2次)中兩種葉螨數(shù)量沒有顯著差異。室內(nèi)、外實驗都表明殺螨劑的使用能顯著影響混合種群中兩種葉螨的比例結構,主要是表現(xiàn)為藥劑能相對多地壓制朱砂葉螨而間接促進二斑葉螨逐漸占優(yōu)。分別選用丁氟螨酯和甲氰菊酯對朱砂葉螨和二斑葉螨進行室內(nèi)抗性篩選,25代后,朱砂葉螨和二斑葉螨對丁氟螨酯的抗性倍數(shù)分別發(fā)展到了13.52和29.35倍,對甲氰菊酯的抗性倍數(shù)分別發(fā)展到了28.04和39.57倍。5.二斑葉螨與朱砂葉螨解毒酶活性比較酶活性檢測發(fā)現(xiàn)二斑葉螨的P450s和Car Es活性均顯著高于朱砂葉螨(P0.05),分別為朱砂葉螨的1.81和2.80倍,二者的GSTs活性沒有顯著差異。分別以LC30劑量的阿維菌素、甲氰菊酯、吡螨胺誘導處理朱砂葉螨和二斑葉螨6h,三種解毒酶活性(P450s、GSTs和Car Es)均呈現(xiàn)不同程度的變化:阿維菌素處理后,二斑葉螨的P450s和Car Es活性分別為誘導前的1.54和1.23倍,朱砂葉螨的P450s和Car Es活性分別為誘導前的1.14和0.96倍,且二斑葉螨酶活性升高倍數(shù)顯著大于朱砂葉螨(P0.05),兩種葉螨GSTs活性變化倍數(shù)無顯著差異;甲氰菊酯處理后,二斑葉螨的P450s和GSTs活性分別為誘導前的1.32和2.55倍,朱砂葉螨的分別為誘導前的1.07和1.98倍,二斑葉螨的酶活性變化倍數(shù)顯著大于朱砂葉螨(P0.05),兩種葉螨的Car Es活性變化無顯著差異;吡螨胺處理后,二斑葉螨的P450s活性提高幅度顯著大于朱砂葉螨(P0.05)(變化倍數(shù)分別為1.17和1.04倍),而朱砂葉螨GSTs活性變化倍數(shù)大于二斑葉螨(P0.05)(變化倍數(shù)分別為2.32和1.61倍),兩種葉螨Car Es活性變化幅度無顯著差異�？傮w上,相對于朱砂葉螨,二斑葉螨解毒酶對藥劑脅迫的響應變化更大。使用甲氰菊酯分別對朱砂葉螨和二斑葉螨篩選20代后,朱砂葉螨的GSTs活性顯著升高2.41倍,P450s和Car Es活性無顯著性變化;二斑葉螨的P450s和GSTs活性分別顯著升高1.48和3.19倍。使用丁氟螨酯篩選20代后,朱砂葉螨的P450s和GSTs活性分別顯著升高1.72和2.21倍;二斑葉螨的P450s、GSTs和Car Es升高幅度分別為1.92、5.40和2.15倍�？剐苑N群解毒酶活性測定結果表明,相對于朱砂葉螨,二斑葉螨中的解毒酶對藥劑選擇的反應更積極。6.朱砂葉螨和二斑葉螨的表達譜測序比較數(shù)字基因表達譜(DGE)測序結果表明,相對于朱砂葉螨,二斑葉螨有974條差異表達基因(DEGs)(538條基因表達上調(diào),436條基因表達下調(diào)),其中58條注釋為解毒代謝相關基因(39條基因上調(diào)表達,20條基因下調(diào)表達)。分別選用LC30劑量的阿維菌素、甲氰菊酯、吡螨胺脅迫處理朱砂葉螨和二斑葉螨,并進行表達譜測序,結果表明:阿維菌素處理后,朱砂葉螨有168條DEGs(35條基因上調(diào)表達,133條基因下調(diào)表達),二斑葉螨有268條DEGs(89條基因上調(diào)表達,179條基因下調(diào)表達);甲氰菊酯處理后,朱砂葉螨有65條DEGs(32條基因上調(diào)表達,33條基因下調(diào)表達),二斑葉螨有168條DEGs(74條基因上調(diào)表達,104條基因下調(diào)表達);吡螨胺處理后,朱砂葉螨有71條DEGs(21條基因上調(diào)表達,50條基因下調(diào)表達),二斑葉螨有179條DEGs(59條基因上調(diào)表達,120條基因下調(diào)表達)。對DEGs進行功能注釋,發(fā)現(xiàn)二斑葉螨受殺螨劑脅迫后上調(diào)表達的解毒代謝相關基因的數(shù)量明顯多于朱砂葉螨。從表達譜測序、比較可以看出,二斑葉螨相對朱砂葉螨耐藥性/抗藥性更強的分子基礎是二斑葉螨本身擁有更多上調(diào)表達的基因,更為重要的是,遭受藥劑脅迫時二斑葉螨參與響應的基因也顯著多于朱砂葉螨。本論文充分地說明了來源相同背景的二斑葉螨相對朱砂葉螨具有對藥劑解毒代謝能力更強的生化及分子基礎,從而導致二斑葉螨對大多數(shù)殺螨劑具有更強的耐藥性。我們進一步推測兩種葉螨對相同殺螨劑反應差異是二斑葉螨相對朱砂葉螨在中國持續(xù)擴張的一個重要因素。更重要的是室內(nèi)外模擬試驗驗證了殺螨劑的應用促進了二斑葉螨在混合種群相對占優(yōu)。研究成果意義在于:一、理論上可為解釋二斑葉螨在中國擴張為葉螨優(yōu)勢種群提供獨特的視角、豐富入侵生物學研究內(nèi)容;二、實踐上可依據(jù)葉螨種群結構及藥劑敏感性差異指導科學選用殺螨藥劑、對葉螨進行減量增效的精準防控。
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S433.7

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