本文關(guān)鍵詞：蝗蟲微孢子調(diào)控飛蝗白化和腸道微生物群落的分子機(jī)制　出處：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：聚集的蝗蝻和成蝗是農(nóng)作物的主要威脅。研究發(fā)現(xiàn),蝗蟲微孢子不僅可以調(diào)控飛蝗種群中亞致死狀態(tài)飛蝗的行為,也可以促使飛蝗型態(tài)變化,使其從群居型向散居型轉(zhuǎn)變,從而有效控制蝗災(zāi)的暴發(fā)。本文利用CCD成像系統(tǒng)和ImageJ軟件對感染蝗蟲微孢子的飛蝗前胸背板的灰度和斑點(diǎn)面積進(jìn)行觀察和統(tǒng)計(jì)分析；采用生化分析和qRT-PCR等技術(shù)分別比較了病蟲和健蟲真黑色素的含量以及與黑色素合成相關(guān)的關(guān)鍵基因的表達(dá)量；通過轉(zhuǎn)錄組分析了淺色和黑色型飛蝗中與黑色素合成相關(guān)的基因差異;利用高通量測序技術(shù)鑒定并分析了蝗蟲微孢子對飛蝗后腸細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響及其分子機(jī)理。主要研究結(jié)果如下：1.飛蝗感染蝗蟲微孢子病原后,體色有明顯白化趨勢,在濃度2×104孢子/蟲的微孢子侵染3齡蝗蟲8天后,試驗(yàn)種群中的黑色型飛蝗比例顯著減少,淺色型飛蝗數(shù)量顯著增多,且感染蝗蟲微孢子(2×105孢子/蟲)16天后,飛蝗胸部和腹部體壁中真黑色素含量分別降低75.85%和63.05%。感染蝗蟲微孢子的飛蝗亦可使同一環(huán)境中飼養(yǎng)的健康飛蝗的體色變淺。感染微孢子后飛蝗體壁的黑色素合成前體多巴胺的含量因酚氧化酶活性降低而明顯減少,而且參與多巴胺合成的henna和pale基因表達(dá)量分別下調(diào)76.61%和35.25%。2.接種蝗蟲微孢子后發(fā)現(xiàn),淺色型飛蝗的死亡率高于黑色型飛蝗。進(jìn)一步的試驗(yàn)表明,淺色型飛蝗酚氧化酶活性顯著低于黑色型,而黑色型飛蝗免疫血淋巴細(xì)胞數(shù)量顯著高于淺色型。淺色型飛蝗絲氨酸蛋白酶抑制劑基因(serpin)上調(diào)明顯,不僅促進(jìn)飛蝗白化,而且導(dǎo)致飛蝗免疫能力下降。感染蝗蟲微孢子16天后淺色型飛蝗后腸定殖的蝗蟲微孢子數(shù)量顯著高于黑色型,達(dá)3.68倍。3.對群居的淺色和黑色型飛蝗轉(zhuǎn)錄組比較分析后,共獲得差異表達(dá)基因120個(gè)。通過蛋白BLAST,我們共得到4個(gè)絲氨酸蛋白酶基因,分別為LOCMI02805、LOCMI07234、LOCMI15039和LOCMI08944,并且均屬于下調(diào)基因(以黑色型飛蝗作為對照)。差異基因的GO富集分析中最顯著三個(gè)GO均屬于分子功能(Molecular Function),其中基因絕大多數(shù)與體壁結(jié)構(gòu)組成相關(guān),說明黑白兩表型的體壁形成過程存在較大差異,且主要集中在體壁蛋白結(jié)構(gòu)方面。差異基因的KEGG富集通路主要涉及糖類物質(zhì)代謝和免疫途徑。過氧化酶體通路和P450解毒通路中的兩個(gè)基因LOCMI09257和LOCMI16988分別發(fā)生了上調(diào)和下調(diào),會導(dǎo)致過氧化物減少和P450通路解毒能力下降,為白化的飛蝗免疫力下降提供了證據(jù)。4.利用高通量測序技術(shù)鑒定并分析了飛蝗后腸細(xì)菌群落的結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)蝗蟲微孢子可以降低飛蝗后腸細(xì)菌群落的豐富度和多樣性。健康飛蝗(實(shí)驗(yàn)室種群)后腸中鑒定到41個(gè)OTU(Operational Taxonomic Units),但是在病蟲體內(nèi)僅發(fā)現(xiàn)23個(gè)。蝗蟲微孢子(2×104孢子/蟲)侵染飛蝗8天和16天后飛蝗后腸的過氧化物酶活性降低,但是超氧化物歧化酶的活性沒有發(fā)生顯著變化；飛蝗后腸對蝗蟲微孢子的免疫反應(yīng)開始于接種后第4天,且蝗蟲后腸的過氧化物酶(peroxidase) mRNA表達(dá)量降低,抗菌肽基因(attacin)mRNA的表達(dá)量升高。研究基本明確了蝗蟲微孢子對飛蝗的白化作用及其分子機(jī)理：同時(shí)發(fā)現(xiàn)群居淺色型飛蝗的免疫能力要顯著低于黑色型飛蝗,主要與其免疫血淋巴細(xì)胞及酶基因的差異有關(guān),轉(zhuǎn)錄組分析也發(fā)現(xiàn)了與體色和免疫相關(guān)的差異表達(dá)基因；蝗蟲微孢子促使飛蝗種群中的淺色型數(shù)量增多,有利于其在飛蝗種群中的傳播和流行；感染蝗蟲微孢子病原后,參與飛蝗型變的腸道細(xì)菌群落的豐富度和多樣性明顯下降,這與影響微生物生長發(fā)育的過氧化物酶和抗菌肽基因的表達(dá)量變化有關(guān)。研究結(jié)果為進(jìn)一步開展微孢子調(diào)控飛蝗型變機(jī)理的深入研究提供了數(shù)據(jù)和依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S433.2

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2 侯艷君;謝駿;周群蘭;劉波;徐跑;;魚蝦體色研究概述[J];安徽農(nóng)學(xué)通報(bào);2007年14期

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4 王成輝;項(xiàng)松平;呂耀平;王劍;潘增云;何小珍;;甌江彩鯉紅、白兩種體色遺傳關(guān)系的初步研究[J];上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報(bào);2008年04期

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6 張玉勇;賈智英;白慶利;唐永凱;;養(yǎng)殖條件下山女鱒銀化體色個(gè)體生產(chǎn)性狀[J];動(dòng)物學(xué)雜志;2011年04期

7 苗田田;鐘有奇;錢克林;趙金良;甘遠(yuǎn)迪;;金鱖體色發(fā)生觀察[J];水產(chǎn)科技情報(bào);2013年02期

8 朱麗艷;馬玉清;項(xiàng)松平;畢詳;王劍;李巍;王成輝;;不同體色甌江彩鯉生長動(dòng)態(tài)的觀察與分析[J];上海海洋大學(xué)學(xué)報(bào);2013年03期

9 嚴(yán)朝暉;;改善養(yǎng)殖魚蝦體色研究進(jìn)展[J];飼料工業(yè);1993年12期

10 樊永勝;朱道弘;;昆蟲體色多型及其調(diào)控機(jī)理[J];中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào);2009年01期

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1 李歡;桑衛(wèi)國;段青源;;魚類體色成因及調(diào)控研究進(jìn)展[A];浙江省動(dòng)物學(xué)會第十二屆會員代表大會暨學(xué)術(shù)討論會論文摘要集[C];2013年

2 王海英;張曉紅;吳銳全;王廣軍;歐陽冰;羅建仁;胡隱昌;;兩種添加劑色素對血鸚鵡體色的調(diào)控作用[A];2008年中國水產(chǎn)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2008年

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1 何京;成鰻體色改善方法[N];中國海洋報(bào);2004年

2 王桂香;成鰻體色改善方法[N];中國漁業(yè)報(bào);2007年

3 王桂軍;適合養(yǎng)殖的蟈蟈品種[N];山東科技報(bào);2004年

4 呂紀(jì)增;魚兒為什么會褪色？[N];中國漁業(yè)報(bào);2006年

5 河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院 大剛;魚病診斷的三種方法[N];河南科技報(bào);2007年

6 ;對蝦發(fā)病的基本征兆[N];江蘇科技報(bào);2008年

7 謝岳成;巧辨魚病[N];農(nóng)民日報(bào);2002年

8 陳淑玲;養(yǎng)殖對蝦發(fā)病時(shí)的基本征兆[N];中國漁業(yè)報(bào);2008年

9 水研;安全衛(wèi)生體質(zhì)水產(chǎn)品的感官要求[N];東方城鄉(xiāng)報(bào);2007年

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6 姜森顥;紅刺參（Apostichopus japonicus）生長、體色和體壁生化成分的初步研究[D];中國海洋大學(xué);2011年

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6 李曉敏;錦鯉紅白皮體色表達(dá)譜分析及相關(guān)基因甲基化表達(dá)模式的研究[D];大連海洋大學(xué);2015年

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8 龔碧涯;基于計(jì)算機(jī)視覺定量化評價(jià)斜紋夜蛾幼蟲體色與環(huán)境的關(guān)系[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

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10 李雪松;“全紅”體色甌江彩鯉MHC多態(tài)性及其與魚體抗病力關(guān)系的分析[D];上海海洋大學(xué);2012年

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本文編號：1314914