【畢業(yè)學位論文】B型煙粉虱和溫室粉虱熱脅迫適應性及其分子生態(tài)機制博士論文

密級： 論文編號： 中國農業(yè)科學院 學位論文 B 型煙粉虱和溫室粉虱熱脅迫適應性及其分子生態(tài)機制 ( 士 研 究 生：崔旭紅 指 導 教 師：萬方浩研究員 申請學位類別：農學博士 專 業(yè)：生物安全 研 究 方 向：生物入侵 培 養(yǎng) 單 位：植物保護研究所 研究生院 提交日期 2007 年6 月 ( 2007 獨 創(chuàng) 性 聲 明 本人聲明所呈交的論文是我個人在導師指導下 進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果， 也不包含為獲得中國農業(yè)科學院或其它教育機構的學位或證書而使用過的材料。 與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 研究生簽名： 時間： 年 月 日 關于論文使用授權的聲明 本人完全了解中國農業(yè)科學院有關保留、使用學位論文的規(guī)定，即：中國農業(yè)科學院有權保留送交論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。同意中國農業(yè)科學院可以用不同方式在不同媒體上發(fā)表、傳播學位論文的全部或部分內容。 (保密的學位論文在解密后應遵守此協(xié)議 ) 論文作者簽名： 時間： 年 月 日 導師簽名： 時間： 年 月 日 基金項目及完成單位 本研究為國家重點基礎研究發(fā)展計劃“農林危險生物入侵機理與控制基礎研究”（973 計劃， 2002部分內容。所有實驗在“中國農業(yè)科學院植物保護研究所植物病蟲害生物學國家重點實驗室”以及“農業(yè)部外來生物入侵生物預防與控制研究中心”完成。 摘 要 B 型煙粉虱 溫室粉虱 是我國重要的外來入侵害蟲。兩者雖為近緣種，但在生境適應過程中兩者在種群優(yōu)勢關系上產生了地域和季節(jié)性分化：在適宜寄主資源充分的生境中，種群間優(yōu)勢關系不以入侵生境的時間先后決定；溫室粉虱主要在北方危害，而 B 型煙粉虱無論在北方還是在南方，均大發(fā)生，在有些地區(qū)或寄主上有 B 型煙粉虱逐步取代溫室粉虱的趨勢；在兩種粉虱種群混合發(fā)生的北方，夏季高溫季節(jié)以 B 型煙粉虱種群為主，春秋兩季氣候趨涼時溫室粉虱種群上升為優(yōu)勢種群。結合兩者在我國的地理分布和種群動態(tài)差異，我們推測兩者對溫度，特別是極端溫度的適應性差異是導致兩種粉虱種群動態(tài)存在差異的一個重要原因。因此我們研究了兩種粉虱對熱脅迫的適應性以及 B 型煙粉虱抵抗高溫中的作用，以期能夠解釋這種現象。主要結果如下： 1. B 型煙粉虱和溫室粉虱卵、偽蛹和成蟲的存活率均隨著溫度升高和暴露時間的延長呈現出下降的趨勢。在相同的處理條件下， B 型煙粉虱 3 個蟲態(tài)的存活率均要高于溫室粉虱。在 37圍內高溫對 B 型煙粉虱成蟲的存活率沒有顯著影響；當溫度上升到 43和 45時，成蟲的存活率要低于卵和偽蛹。經過高溫暴露后，溫室粉虱卵的存活率要高于其它 2 個蟲態(tài)。 2. B 型煙粉虱和溫室粉虱都是雌蟲的耐熱性高于雄蟲。在相同的處理條件下，B 型煙粉虱雌蟲的耐熱性要高于溫室粉虱；雄蟲中也觀察到相似的現象。 型煙粉虱成蟲對極端高溫的抵抗力，在 37馴化 30 型煙粉虱成蟲在 45下的存活率由 升到 但高溫馴化對溫室粉虱成蟲的耐熱性沒有顯著提高。 型煙粉虱和溫室粉虱成蟲的產卵前期沒有顯著影響，兩種粉虱都是在 2天左右開始產卵。短時高溫暴露對 B 型煙粉虱成蟲的產卵量沒有顯著影響；溫室粉虱的產卵量隨著暴露溫度的升高迅速下降，在 43下暴露 1h 后僅有極少量的卵產出。兩種粉虱成蟲經過高溫暴露后，產下的卵的孵化率和后代總的存活率均有所下降，溫室粉虱成蟲在 43下暴露 1h 后產下的卵不能孵化；而 B 型煙粉虱成蟲經過 43和 45高溫暴露后，仍有一部分個體能夠完成世代發(fā)育。高溫暴露對溫室粉虱后代性比沒有顯著影響； 3和 45高溫暴露后，其后代中雄蟲比例顯著增加。 型煙粉虱和溫室粉虱的熱激蛋白基因 對結果表明，有較高的保守性。 型煙粉虱 達實時熒光定量檢測體系，并檢測了溫度變化對 B 型煙粉虱 達的影響。結果表明，較緩和的高溫對 B 型煙粉虱 達具有誘導作用，極端高溫會抑制 達。在 37圍內，表達量隨著溫度的升高而升高，在 41時達到最高峰；當溫度升高到 43和 45， B 型煙粉虱 表達量迅速降低。 B 型煙粉虱溫室種群體內的 達量與溫室內的溫度有關：上午到中午隨著氣溫的升高， B 型煙粉虱體內 晚氣溫降低時，達量也隨之下降。 本研究揭示了兩種粉虱對高溫的適應性差異是導致兩者在我國種群發(fā)生上存在季節(jié)性差異的一個重要原因； B 型煙粉虱抵抗高溫過程中可能具有重要作用，這對揭示 B 型煙粉虱I 及其它入侵害蟲的種群形成與擴張機制具有重要的科學價值，對 B 型煙粉虱的可持續(xù)控制具有重要的理論和實踐意義。 關鍵詞： B 型煙粉虱，溫室粉虱，熱脅迫，熱激蛋白基因 in in of is by of in B. is to . in or on T. in . to . is in . or So we of to be of to in in in of of as 1. of of of of of . . . by 7 1 , to 43 5 . In T. 2. In to of of In . . at in of 3. at . as 5 . T. 7 . 4. of to no on of to . to In . of a 3C. or of 1 of as of . 3C. II 1 to as of of 1 . . at 43 5C. 5. 0 (as a . . is 6. . as a to a of to of of . of . 7 1 , of . of 3 5 , . in to 4 1 , 3 of . . of to of in . to of in in of of 錄 第一章 緒論 .國生物入侵的現狀及存在的問題 . 型煙粉虱和溫室粉虱研究概況 . B 型煙粉虱和溫室粉虱起源、分布和危害 . 2 型煙粉虱和溫室粉虱的生境適應特點 . 4 型煙粉虱和溫室粉虱競爭取代和種群發(fā)生的時空分化 . 5 蟲熱脅迫適應性研究進展 . 昆蟲耐熱性的研究方法. 6 蟲對高溫的反應 . 7 溫對昆蟲造成傷害原因 . 7 響昆蟲耐熱性的因素和一般規(guī)律 . 8 蟲耐熱性機制 . 9 激蛋白研究進展 . 熱激蛋白的分類與特性. 10 激蛋白的誘導因子 . 11 激蛋白的主要功能 . 11 激蛋白基因及其表達調控 . 13 激蛋白與生物環(huán)境適應及進化的關系 . 13 文的總體研究思路、主要內容和技術路線 .二章 .料與方法 . 供試昆蟲和寄主植物 . 17 脅迫對兩種粉虱不同蟲態(tài)存活的影響 . 17 種粉虱不同性別成蟲耐熱性研究 . 18 溫馴化對兩種粉虱耐熱性的影響 . 18 據處理 .果與分析 . 高溫脅迫對兩種粉虱卵孵化的影響 . 18 溫對兩種粉虱偽蛹羽化的影響 . 20 溫對兩種粉虱成蟲存活的影響 . 21 種粉虱不同蟲態(tài)耐熱性比較 . 21 種粉虱不同性別成蟲耐熱性研究 . 22 溫馴化對兩種粉虱耐熱性的影響 . 24 結與討論 .三章 . 料與方法 . 供試昆蟲和寄主植物 . 26 脅迫處理方法和飼養(yǎng)條件 . 26 脅迫對 B 型煙粉虱和溫室粉虱生殖適應性的影響 . 26 據處理 .果與分析 . 熱脅迫對兩種粉虱成蟲壽命的影響 . 27 脅迫對兩種粉虱成蟲產卵前期和產卵量的影響 . 28 脅迫對兩種粉虱后代生存能力的影響 . 29 結與討論 .四章 段克隆 .料和方法 . 供試昆蟲 . 34 要儀器設備 . 34 虱成蟲總 提取 . 34 轉錄合成第一鏈 . 35 物設計 . 36 虱 段 增 . 36 物回收純化 . 37 段克隆. 37 果與分析 . 兩種粉虱成蟲總 提取和方法優(yōu)化 . 38 增 B 型煙粉虱 段 . 39 虱擴增溫室粉虱 段 . 39 型煙粉虱 段核苷酸序列及推導的氨基酸序列 . 40 型煙粉虱和其它不同物種 列同源性比較 . 44 室粉虱 段核苷酸序列及推導的氨基酸序列 . 50 室粉虱和其它不同物種 列同源性比較 . 50 結與討論 .五章 達與耐熱性調控 .料與方法 . 實驗材料 . 57 取與檢測 . 57 . 57 物、探針設計與合成. 58 準曲線樣品的制備與實時熒光定量檢測 . 58 型煙粉虱 達的定量檢測 . 59 據分析 .I 果與分析 . B 型煙粉虱 段 增 . 60 組質粒的鑒定和測序. 60 準曲線樣品的制備與實時熒光定量檢測 . 60 溫脅迫對 B 型煙粉虱 達的影響 . 61 溫變化對 B 型煙粉虱成蟲 達的影響. 62 結與討論 .六章 結論與展望 .論 .望 .研究的創(chuàng)新點 .考文獻 .謝 .人簡歷 .圖表目錄 圖 2 型煙粉虱和溫室粉虱卵經過高溫暴露后孵化率 . 2 型煙粉虱和溫室粉虱偽蛹經過高溫暴露后存活率 . 2