【摘 要】
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生物防治是保护农田生态环境、保证粮食供给安全和促进现代农业发展的重要植保手段。寄生蜂作为一种重要的天然生物防治资源,在自然环境中具有种类多、数量大、且寄生特性丰富多样等特点。寄生蜂产卵孵化后,幼虫通过取食寄主血淋巴等获取营养,以完成生长发育。目前,对于寄生蜂幼虫取食寄主行为直接相关的唾液及唾液腺的研究仍较为缺乏。麦蛾柔茧蜂(Habrobracon hebetor Say)属膜翅目茧蜂科,是一种外寄
【基金项目】
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国家自然科学基金重点项目(31830074);
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生物防治是保护农田生态环境、保证粮食供给安全和促进现代农业发展的重要植保手段。寄生蜂作为一种重要的天然生物防治资源,在自然环境中具有种类多、数量大、且寄生特性丰富多样等特点。寄生蜂产卵孵化后,幼虫通过取食寄主血淋巴等获取营养,以完成生长发育。目前,对于寄生蜂幼虫取食寄主行为直接相关的唾液及唾液腺的研究仍较为缺乏。麦蛾柔茧蜂(Habrobracon hebetor Say)属膜翅目茧蜂科,是一种外寄生蜂,能寄生多种农业生产和仓储中鳞翅目夜蛾科和螟蛾科等重要害虫的幼虫。本文主要采用显微技术、转录组测序、基因克隆与表达等方法,对麦蛾柔茧蜂幼虫唾液腺的形态与结构、转录组特征以及特异性表达基因等开展了研究,获得主要结果如下。1.麦蛾柔茧蜂幼虫唾液腺的形态与结构分析麦蛾柔茧蜂幼虫唾液腺为一对颜色透明的管状腺体,从口腔沿中肠两侧向后延伸,腺体在中部弯曲折叠形成一不规则环状。唾液腺管道随幼虫龄期增加而呈线性伸长。对唾液腺体切片进行超微结构观察,发现存在两种差异明显的细胞类型。Ⅰ型细胞微绒毛层较厚,胞内除有丰富的内质网和线粒体之外,还含大量囊泡,并存在囊泡运输分泌颗粒现象。Ⅱ型细胞微绒毛短,胞内内质网和线粒体数量丰富。2.麦蛾柔茧蜂幼虫唾液腺转录组分析对麦蛾柔茧蜂幼虫唾液腺进行转录组测定,共组装获得12,212个转录本。经与NR、GO、KEGG和KOG等数据库比对,9,210个转录本获得序列注释,其中1,047个被预测含有信号肽。对麦蛾柔茧蜂幼虫唾液腺和去除唾液腺的幼虫残体进行转录组差异分析,发现1,022个转录本在唾液腺中特异性高水平表达,1,371个在幼虫残体中特异性高表达。唾液腺特异性表达转录本经GO富集分析,发现主要集中在分子功能(molecular function)中的催化活性(catalytic activity)、以及生物进程(biological Process)中的细胞过程(cellular process)和代谢过程(metabolicprocess);经KEGG富集分析,发现主要集中在核糖体(Ribosome)、代谢途径(metabolic pathways)和细胞色素P450对外源性物质的代谢(metabolism of xenobiotics by cytochrome P450)等通路。3.麦蛾柔茧蜂幼虫唾液腺胰凝乳蛋白酶基因的克隆与表达在转录组分析研究的基础上,筛选出两个在该蜂唾液腺中特异性高表达,且推导氨基酸序列具有信号肽的转录本Hheb006400和Hheb006420。序列比对分析结果表明,两个转录本所编码的氨基酸序列均与昆虫胰凝乳蛋白酶(chymotrypsin)的蛋白序列具有较高的相似性。通过pCold I载体构建其编码基因的重组表达质粒,在大肠杆菌原核表达,获得重组原核表达蛋白。实时荧光定量PCR结果表明,两个基因在麦蛾柔茧蜂幼虫期高水平转录,其中分别以4龄幼虫以及其唾液腺中的转录水平在为最高。本文研究结果为深入了解茧蜂幼虫的唾液腺及其唾液蛋白组成与功能丰富了认识,为深入开展寄生蜂与寄主互作机制研究提供了基础。
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