下调烟粉虱MED隐种BtabCSP6表达对番茄黄化曲叶病毒传播的影响

【目的】番茄黄化曲叶病毒(tomato yellow leaf curl virus, TYLCV)是对农业生产造成威胁的主要病毒之一,自然条件下通过媒介昆虫烟粉虱Bemisia tabaci传播。已有研究表明烟粉虱雌成虫比雄成虫具有更强的获毒与传毒能力。本研究旨在探明烟粉虱化学感受蛋白(chemosensory protein, CSP)基因BtabCSP6表达对病毒传播的影响,为控制病毒发生寻找新途径。【方法】使用TYLCV侵染性克隆方法获得带毒番茄植株,微虫笼收集不带毒烟粉虱MED隐种成虫固定在感染TYLCV的番茄植株叶片获毒48 h;利用RT-qPCR技术测定分别取食感染和未感染TYLCV番茄植株的烟粉虱MED隐种雌雄成虫体内BtabCSP1-8基因表达量变化;通过饲喂法利用RNAi对烟粉虱MED隐种雌成虫BtabCSP6基因进行干扰48 h后饲喂TYLCV感染的番茄植株,测定烟粉虱MED隐种雌成虫的获毒率和传毒率。【结果】RT-qPCR检测结果表明,与未侵染的烟粉虱MED隐种雌成虫相比,侵染TYLCV的雌成虫体内BtabCSP3和BtabCSP6基因的表达量变化最为显著。同样地,在侵染TYLCV的雄成虫体内,BtabCSP4和BtabCSP6表达量的变化最为明显。饲喂dsBtabCSP6 48 h后,烟粉虱MED隐种雌成虫体内BtabCSP6表达量降低;取食感染TYLCV番茄植株不同时间烟粉虱MED隐种雌成虫的获毒率和不同数量雌成虫对未感染TYLCV的番茄植株的传毒率与对照相比均显著降低。【结论】下调烟粉虱MED隐种雌成虫体内BtabCSP6基因的表达,可显著降低烟粉虱MED隐种雌成虫的获毒率和传毒率,说明BtabCSP6可能影响TYLCV传播。     

烟粉虱MED隐种抑制蛋白基因Btarrestin的克隆及特性分析

【目的】明确烟粉虱Bemisia tabaci MED隐种抑制蛋白基因Btarrestin是否参与吡虫啉耐药性。【方法】根据已有烟粉虱转录组数据,利用RT-PCR克隆Btarrestin的全长序列,进行生物信息学分析。通过qPCR分析Btarrestin在烟粉虱MED隐种各个龄期(卵,1-2龄、3龄、4龄若虫,雌、雄成虫)以及吡虫啉处理(100 mg/L)后成虫中的表达量变化,明确其时空表达模式。利用RNAi技术沉默Btarrestin,观察沉默前后Btarrestin表达量和烟粉虱MED隐种成虫死亡率变化。【结果】成功克隆烟粉虱MED隐种Btarrestin的cDNA序列(GenBank登录号: MK204377),编码区全长1 227 bp,编码409个氨基酸,预测所编码的蛋白分子量约为45.33 kD,理论等电点(pI)为8.38。保守结构域分析表明,Btarrestin具有Arrestin_N和Arrestin_C两个超家族保守结构域,符合抑制蛋白家族特征。分子系统树分析表明,Btarrestin与褐飞虱Nilaparvata lugens的Arrestin亲缘关系最近。Btarrestin的表达量随烟粉虱MED隐种的生长发育逐渐升高,成虫期表达量最高。100 mg/L吡虫啉处理成虫24 h后Btarrestin的表达量较对照增加了2.39倍。RNAi干扰Btarrestin后进行生物测定,烟粉虱MED隐种成虫的死亡率上升了31.27％。【结论】Btarrestin可能与烟粉虱MED隐种对吡虫啉的耐药性有关。     

烟粉虱卵黄原蛋白通过影响自噬反应调控共生细菌Rickettsia的丰度

【目的】探明烟粉虱Bemisia tabaci卵黄原蛋白(vitellogenin, BtVg)调控共生细菌Rickettsia丰度的分子机制。【方法】通过显微注射烟粉虱MEAM1隐种雌成虫dsRNA对BtVg进行RNAi,采用qRT-PCR检测烟粉虱MEAM1隐种雌成虫BtVg和自噬基因BtAtg8的表达量,统计雌成虫死亡率,采用qPCR检测雌成虫中Rickettsia的丰度,采用免疫荧光标记显微镜技术检测BtVg和BtAtg8在雌成虫卵巢管中的定位和表达以及Rickettsia在卵巢管和中肠中的丰度。饲喂烟粉虱MEAM1隐种雌成虫含雷帕霉素(10μmol/L)的人工饲料诱导自噬后,采用免疫荧光标记显微镜技术检测BtAtg8在卵巢管中的表达和定位,采用qPCR检测卵巢中Rickettsia丰度。【结果】与显微注射dsGFP的对照相比,显微注射dsBtVg后3 d时烟粉虱MEAM1隐种雌成虫BtVg的表达量显著降低,BtAtg8的表达量显著升高,死亡率显著升高,Rickettsia丰度显著降低,卵巢管中BtVg表达量明显降低,BtAtg8表达量明显升高,Rickettsia在卵巢管和中...     

烟粉虱MEAM1隐种磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶基因克隆与表达分析

【目的】本研究旨在从烟粉虱Bemisia tabaci中东-小亚细亚1隐种(Middle East-Asia Minor 1, MEAM1)中克隆磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶(phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase, PHGPX)基因,鉴定其在烟粉虱不同发育阶段及吡虫啉处理不同时间后雌成虫体内的表达情况,明确其在烟粉虱应对外界环境压力中的功能。【方法】利用3′RACE克隆和测定烟粉虱MEAM1隐种内PHGPX基因的cDNA全长序列,并对其编码的氨基酸序列进行生物信息学分析;利用定量RT-PCR技术对该基因在烟粉虱MEAM1隐种不同发育阶段及吡虫啉处理不同时间后雌成虫体内的表达量进行分析。【结果】获得了烟粉虱MEAM1隐种两个磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶基因的全长cDNA序列,分别命名为BtB-PHGPX1(GenBank登录号:KY312116)和BtB-PHGPX2(GenBank登录号:KY312117)。序列分析表明,BtB-PHGPX1基因开放阅读框全长732 bp,编码243个氨基酸;BtB-PHGPX2基因开放阅读框全长567 bp,编码188个氨基酸。序列比对结果表明两基因的编码蛋白内均具有谷胱甘肽过氧化物酶保守的半胱氨酸、谷氨酰胺和色氨酸残基位点。BtB-PHGPX1在烟粉虱MEAM1隐种卵内表达量显著高于其在若虫、伪蛹、雌成虫和雄成虫内的表达量,BtB-PHGPX2在烟粉虱MEAM1隐种卵内的表达量显著低于其在若虫、伪蛹和雌成虫内的表达量(P<0.05)。BtB-PHGPX1和BtB-PHGPX2在雌成虫内的表达量均显著高于雄成虫内。吡虫啉处理雌成虫2 h时两基因的表达量均较对照显著提高(P<0.05),处理后5, 10和24 h时其表达量均较对照显著下降(P<0.01)。【结论】本研究克隆了烟粉虱MEAM1隐种两个PHGPX基因的序列全长,明确了其在不同发育阶段及吡虫啉处理不同时间后雌成虫体内的差异表达,推测PHGPX在烟粉虱抵御环境压力及杀虫剂胁迫时可能发挥着重要的防御作用。     

艾草和窃衣挥发物的提取鉴定及其对烟粉虱 MED隐种成虫选择性的影响

【目的】在前期研究中,我们发现艾草Artemisia argyi和窃衣Torilis scabra都有吸引或驱避昆虫的作用。然而还未见有研究报道艾草和窃衣以及它们的挥发物对烟粉虱Bemisia tabaci MED隐种成虫的作用。本研究旨在检测能否利用艾草和窃衣及其挥发物对烟粉虱MED隐种成虫实施绿色防控。【方法】通过四臂嗅觉仪和Y型嗅觉仪分别测定烟粉虱MED隐种成虫对4种植物(番茄Solanum lycopersicum、艾草、窃衣、黄瓜Cucumis sativus)的选择性和对艾草和窃衣的嗅觉反应,并利用GC-MS对艾草和窃衣叶片中挥发物成分和相对含量进行鉴定分析,最后通过Y型嗅觉仪检测烟粉虱MED隐种成虫对艾草和窃衣叶片中主要挥发物的嗅觉反应。【结果】烟粉虱MED隐种成虫选择番茄和黄瓜的数量(分别为22头和21头)显著多于对艾草和窃衣的选择数量(分别为16头和9头);进一步测定烟粉虱MED隐种成虫对艾草和窃衣的选择性发现,烟粉虱MED隐种成虫对艾草选择数(60头)极显著多于对空白对照的选择数(22头),而对窃衣的选择数(22头)极显著少于对空白对照的选择数(55头)。GC-MS分析发现,艾草叶片中α-可巴烯(α-copaene)的含量最高,窃衣叶片中环己烯(cyclohexene)的含量最高。嗅觉反应试验表明,烟粉虱MED隐种成虫对1 μg/L α-可巴烯的选择数(60头)极显著多于对空白对照的选择数(24头),对1 μg/L环己烯的选择数(20头)极显著少于对空白对照的选择数(62头)。【结论】艾草叶片挥发物对烟粉虱MED隐种成虫表现出较强的吸引性,窃衣叶片挥发物对烟粉虱MED隐种成虫表现出强烈的驱避性,因此可以利用挥发物加工成食诱剂或驱避剂对烟粉虱MED隐种成虫进行有效地防控。     

番茄褪绿病毒对MED烟粉虱成虫在不同寄主植物上的寄主选择性和取食行为的影响

【目的】由粉虱传播的番茄褪绿病毒(tomato chlorosis virus, ToCV)具有较强的暴发性和流行性,目前该病毒现已蔓延至世界各地,可为害多种作物,对农林经济生产造成严重危害。病毒侵染会影响介体昆虫的寄主选择性和取食行为,从而影响病毒传播。本研究旨在明确ToCV对MED烟粉虱Bemisiatabaci在不同寄主上的寄主选择性及取食行为的影响。【方法】利用Y型嗅觉仪测定携带和未携带ToCV的MED烟粉虱雌成虫的寄主选择性,利用刺吸电位(electrical penetration graph, EPG)技术比较携带和未携带ToCV的烟粉虱雌成虫在健康的番茄、辣椒、棉花和豇豆4种寄主植株上的取食行为差异。【结果】未携带ToCV的MED型烟粉虱雌成虫对于4种寄主植物的选择偏好性排序为番茄、辣椒＞棉花＞豇豆;携带ToCV烟粉虱雌成虫对4种寄主植物的选择性偏好性降低,排序为番茄、辣椒、棉花＞豇豆。与未携带ToCV烟粉虱雌成虫相比,携带ToCV烟粉虱雌成虫取食4种植物所产生的刺探次数均显著增加,第1次到达韧皮部的时间有明显延后,取食总时间与韧皮部的取食时间明显减少。【结论】ToCV使烟粉虱对寄主的选择偏好性和取食行为发生显著改变,从而增加了病毒在寄主植物间传播的可能。     

温室粉虱和烟粉虱3个隐种中热激蛋白基因hsp70和hsp90含量的比较分析

【目的】昆虫适应新环境的能力与其对温度的耐受能力密切相关。热激蛋白HSP70和HSP90具有提高生物体温度耐受性的功能。烟粉虱Bemisia tabaci (Gennadius)不同隐种和不同种粉虱对温度的适应能力有差异,这与它们的热激蛋白基因拷贝数的差异可能相关。【方法】利用实时荧光定量PCR方法,检测入侵型烟粉虱MED隐种和MEAM1隐种、本地型烟粉虱AsiaⅡ1隐种以及温室粉虱Trialeurodes vaporariorum (Westwood)基因组DNA中热激蛋白基因hsp70和hsp90的拷贝数。【结果】不同种类的粉虱和烟粉虱不同隐种体内的hsp70和hsp90的含量均有较大差异,其中hsp70和hsp90拷贝数在入侵型烟粉虱MED和MEAM1隐种中含量较其他两种均高,而在土著种AsiaⅡ1隐种中含量最低,在温室粉虱中居中。此外,相同物种雌雄成虫hsp70和hsp90的拷贝数也不同,雌虫hsp70和hsp90拷贝数约为雄虫的2倍。【结论】不同种粉虱及烟粉虱不同隐种的hsp70和hsp90的拷贝数可能与其耐热性差异相关。本研究为解释不同种粉虱、烟粉虱不同隐种及其不同性别的耐热性差异机制提供了进一步的依据。     

内共生菌Rickettsia对烟粉虱生物学特性的影响

【目的】阐明次生共生菌Rickettsia对烟粉虱生物学特性的影响。【方法】Rickettsia阳性(B~+)和阴性(B~–)的烟粉虱在Rickettsia阳性棉花(C~+)和阴性棉花(C~–)上取食15 d,调查不同处理组烟粉虱的单雌产卵量、发育历期、存活率、成虫寿命以及F_1代雌雄比。【结果】(1)Rickettsia与烟粉虱共生可显著缩短烟粉虱的发育历期,B~+C~+及B~+C~–两处理组烟粉虱卵-成虫的世代发育历期均短于B~–C~+及B~–C~–两处理组。(2)Rickettsia可以提高烟粉虱各龄期的存活率,B~+C~+、B~+C~–、B~–C~+、B~–C~–各处理组烟粉虱世代存活率依次呈下降趋势。(3)Rickettsia对烟粉虱种群的雌雄比也有重要的影响,B~–C~+和B~–C~–处理组中烟粉虱种群雌性比显著小于B~+C~+和B~+C~–烟粉虱处理组。(4)Rickettsia可以影响烟粉虱成虫的寿命及繁殖力,Rickettsia阳性烟粉虱处理组成虫寿命及平均单雌产卵量显著高于阴性处理组。【结论】Rickettsia与烟粉虱共生以及Rickettsia在棉花植株中的存留对烟粉虱的发育、存活以及成虫雌性比、寿命和繁殖力都有有利影响,且Rickettsia与烟粉虱共生时对烟粉虱的影响力度要明显强于Rickettsia存留于棉花植株中时对烟粉虱产生的影响。     

两个入侵烟粉虱隐种MEAM1与MED对番茄黄曲叶病毒水平传播能力的比较

【目的】烟粉虱Bemisia tabaci是番茄黄曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl virus,TYLCV)在自然界的唯一传播媒介,除了可以直接取食获取TYLCV,烟粉虱还可以通过交配获取此植物病毒。虽然前人研究证明了烟粉虱Middle East-Asia Minor 1(MEAM1)和Mediterranean(MED)隐种都可以通过交配在两性个体之间水平传播TYLCV,但有关MEAM1与MED隐种水平传播TYLCV的能力是否存在差异,不同研究的结果却并不一致。另外,目前尚无关于烟粉虱的水平传播行为是否有助于TYLCV在田间扩散的相关研究。【方法】从浙江、广东、云南和河南4个省份的田间采集MEAM1和MED隐种烟粉虱种群,在室内应用分子标记对各种群所属隐种鉴定后分别建立7个供试种群,然后观察每个种群内带毒成虫与不带毒成虫通过交配在不同性别个体之间水平传播TYLCV的能力,并选用采自广东的MEAM1隐种烟粉虱模拟群体交配实验探究通过交配获毒的烟粉虱个体是否具有传播TYLCV致健康番茄植株发病的能力。【结果】4个省内的MEAM1和MED隐种烟粉虱都可通过交配对TYLCV进行水平传播,但传播频率一般在10%以下。不同省份的MEAM1隐种种群之间在水平传播TYLCV的能力上无显著差异,不同省份的MED隐种种群之间也不存在显著差异。另外,同一省份的MEAM1隐种与MED隐种之间在水平传播TYLCV的能力上也不存在显著差异,而且在两个隐种中,带毒雄虫将病毒水平传播给不带毒雌虫与带毒雌虫将病毒水平传播给不带毒雄虫的频率没有显著差异。研究还表明,采自广东的MEAM1隐种烟粉虱个体通过交配水平获毒后不能致健康番茄植株发病。【结论】综合以上结果,我们推测TYLCV在中国境内两个入侵烟粉虱隐种MEAM1和MED各自种群内个体之间的水平传播概率较低,对该病毒在田间的扩散可能没有作用或作用不大。     

ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株上烟粉虱寄主适应性及寄主植物营养成分含量和防御反应变化

【目的】本研究以番茄褪绿病毒(tomato chlorosis virus, ToCV)和番茄黄化曲叶病毒(tomato yellow leaf curl virus, TYLCV)为主体,旨在明确ToCV单独侵染及TYLCV&ToCV复合侵染对烟粉虱Bemisia tabaci MED隐种寄主适应性的影响,并从寄主植物营养成分和防御角度解析不同番茄病毒侵染对烟粉虱MED隐种寄主适应性影响的生理机制。【方法】ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株后,统计分析番茄植株上烟粉虱MED隐种成虫存活率和产卵量以及番茄植株中氨基酸和总糖含量;通过RT-qPCR技术检测番茄植株茉莉酸(JA)信号通路关键基因(FAD7和PI II)以及水杨酸(SA)信号通路关键基因(NPR1和PR1)的表达模式。【结果】相对于取食健康番茄植株的烟粉虱成虫,取食番茄病毒侵染的番茄植株烟粉虱MED隐种成虫的存活率和产卵量均显著降低,其中以TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株为寄主时,烟粉虱MED隐种成虫的存活率和产卵量均达到最低水平。TYLCV&ToCV复合侵染后,番茄植株中总氨基酸含量、14种水解氨基酸含量以及总糖含量低于ToCV单独侵染番茄植株。ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株后,FAD7和PI II的表达量均显著降低,并且2个基因在TYLCV&ToCV复合侵染植株中的表达水平最低;然而,NPR1和PR1的表达水平在ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株中均有上升趋势,TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株中NPR1表达水平和ToCV单独侵染番茄植株中PR1表达水平均显著高于健康番茄植株中的。【结论】ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染均能够明显降低番茄植株上烟粉虱MED隐种的寄主适应性,且TYLCV&ToCV复合侵染更不利于烟粉虱MED隐种生存;相对于健康番茄植株,ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株营养成分与防御系统发生了变化且存在差异。研究结果为揭示烟粉虱与植物病毒互作提供了参考。     

烟粉虱MEAM1和MED成虫在辣椒上传播番茄褪绿病毒的特性

【目的】分析与比较烟粉虱Bemisia tabaci MEAM1和MED成虫在辣椒Capsicum annuum植株上对番茄褪绿病毒(tomato chlorosis virus, ToCV)的传播差异,解析媒介昆虫-病毒-寄主植物间的互作关系,为田间辣椒上ToCV防治提供参考。【方法】利用烟粉虱MEAM1和MED成虫及ToCV cDNA侵染性克隆,对烟粉虱MEAM1和MED成虫在辣椒植株上获取和传播ToCV的能力进行比较,同时比较烟粉虱MEAM1和MED成虫在健康和携带ToCV辣椒植株上的取食偏好。【结果】在感染ToCV的辣椒植株上接虫后96 h内,烟粉虱MEAM1和MED成虫体内病毒积累量逐渐增加,MED成虫获毒速度和病毒积累量均大于MEAM1成虫的,MED成虫获毒量是MEAM1成虫的1.74倍;MED成虫在辣椒植株上的传毒量明显高于MEAM1成虫,传毒量平均相差9倍,且MED成虫传毒率比MEAM1成虫高29%。MEAM1和MED成虫对健康和感染ToCV的辣椒植株的取食偏好相似,都明显倾向于取食被ToCV侵染的辣椒植株。【结论】烟粉虱MED成虫在辣椒植株上获取、传播ToCV的能力均高于烟粉虱MEAM1成虫,这也是ToCV在我国大面积发生的一个重要原因。     

西花蓟马诱导的番茄植株防御反应对B型烟粉虱行为的影响

【目的】明确外来入侵害虫西花蓟马Frankliniella occidentalis (Pergande)取食诱导的番茄植株防御反应对B型烟粉虱Bemisia tabaci (Gennadius) B-biotype行为的影响, 探讨西花蓟马与B型烟粉虱的种间竞争机制。【方法】利用“Y”型嗅觉仪行为分析法、 选择性试验法, 研究了不同处理组合（健康植株CK vs烟粉虱为害植株B、 健康植株CK vs西花蓟马为害植株F、 烟粉虱为害植株B vs烟粉虱和西花蓟马共同为害植株B+F）下, 烟粉虱对不同处理植株的取食行为反应及寄主偏好的差异性, 并利用GC-MS分析了不同处理植株挥发性物质的差异性。【结果】“Y”型嗅觉仪行为分析结果表明, 在CK vs B和CK vs F两个组合中, 烟粉虱雌成虫对健康植株和昆虫为害植株的偏好性差异不显著; 而在B vs B+F组合中, 烟粉虱为害株对烟粉虱雌成虫具有极显著的引诱作用（P<0.01）。选择性试验结果表明, 在CK vs B和CK vs F这两个组合中, 烟粉虱成虫均偏好健康株并喜好在其上产卵（P<0.01）, 在B vs B+F组合中, 烟粉虱成虫偏好烟粉虱单独为害株并喜好在其上产卵（P<0.01）。GC-MS分析结果显示, 本实验收集到9种挥发性物质, 其中有5种烯萜类物质, 其相对含量高达90%以上。与烟粉虱单独为害株相比, 烟粉虱和西花蓟马共同为害株所释放的挥发性物质中, 对烟粉虱具有排斥作用的β-水芹烯显著升高, 而对其具有吸引作用的β-月桂烯却显著减少。【结论】综合分析认为, 西花蓟马诱导的番茄植株防御反应可以显著影响B型烟粉虱的寄主选择行为及产卵选择性。     

内共生菌Cardinium对烟粉虱MED隐种耐药性的影响

【目的】次生内共生菌感染可影响烟粉虱Bemisia tabaci对杀虫剂的敏感性。本研究旨在揭示内共生菌Cardinium感染对烟粉虱B. tabaci MED隐种耐药性的影响。【方法】室内测定海南陵水与山东寿光烟粉虱MED隐种种群内遗传背景一致的Cardinium感染与未感染品系对不同浓度新烟碱类杀虫剂噻虫嗪和吡虫啉的耐药性。【结果】各浓度噻虫嗪和吡虫啉处理后,烟粉虱陵水种群感染Cardinium品系死亡率比未感染品系显著降低;100, 150, 175和200 mg/L噻虫嗪以及175和200 mg/L吡虫啉处理后,烟粉虱寿光种群感染Cardinium品系死亡率比未感染品系显著上升。相对于未感染品系,烟粉虱陵水种群感染Cardinium品系对噻虫嗪、吡虫啉的抗性倍数(RR)分别是1.355和1.847,烟粉虱寿光种群感染Cardinium品系的RR分别是0.790和0.847。【结论】内共生菌Cardinium感染能影响烟粉虱MED隐种对噻虫嗪和吡虫啉的耐药性,且这种影响在不同种群间存在差异。研究结果对于揭示烟粉虱MED隐种的种群适应性及扩张机制具有重要参考价值。