成果名称: 荔枝蒂蛀虫性信息素感受相关基因的鉴定及功能研究
完成单位: 广东省农业科学院植物保护研究所,中华人民共和国广东出入境检验检疫局
主要人员: 李鹏燕,孙海滨,王思威,柏建山,刘艳萍
介绍:

    1、课题来源和背景 荔枝蒂蛀虫(Conopomorpha sinensis Bradley)是荔枝龙眼最主要的害虫。该虫遍布我国福建、广东、广西、台湾等荔枝主产区,对荔枝周年为害,不仅严重危害果实,同时也危害嫩茎、嫩叶、花穗。在广东年发生约10~12代,世代重叠,对荔枝产业造成了巨大的经济损失。目前防治该害虫的方法主要依赖于化学防治,化学农药使用后造成的“3R”问题较之其他作物更加突出和严重。这不仅使果园害虫产生了抗药性,而且大量不合理地使用化学农药致使果实中农药残留量超标,对广大消费者的健康造成不良影响,同时也成了荔枝出口和国际贸易中的难题。所以,开发持续有效的途径防治荔枝蒂蛀虫是荔枝龙眼生产上亟待解决的问题。

    2、研究目的与意义 利用性信息素防治荔枝蒂蛀虫,是一种有效避免化学农药的使用并减少农药残留,改善荔枝龙眼产业的食品安全问题的防治途径。但其应用范围和效果尚不能满足人们对减少农药使用、促进农业可持续发展的迫切需要。昆虫性信息素应用的某些局限性并不完全在于其本身,很大程度上是由于我们对昆虫性信息素感受机制缺乏深入的了解。对蛾类性信息素感受的机制的研究可以为使用性信息素防治害虫提供理论基础。该研究以荔枝蒂蛀虫为研究对象,不仅在理论上探明荔枝蒂蛀虫感受性信息素的分子机制,为荔枝蒂蛀虫两性干扰剂和行为调控技术的研究提供理论基础,并为避免农药使用、减少农药残留的防治方法的开发提供技术支撑。

    3、主要论点与论据 首先,荔枝蒂蛀虫成虫触角上包含大量与信息素感受相关的基因。我们用高通量测序技术建立荔枝蒂蛀虫触角的转录组数据库,共筛选得到8个信息素感受相关基因,包括3个信息素结合蛋白基因(PBP),分别命名为CsinPBP1、2、3(GenBank登录号:MF093145、MF093146和MF093147)和5个信息素受体基因(PR)(GenBank登录号:MF625578、MF625581、MF625582、MF625632和MF625637),采用在线软件对这些基因进行生物信息学分析。另外还向GenBank提交了1个共受体基因(Orco)( GenBank登录号: KX618692)、51个气味受体(OR)、18个味觉受体(GR)和32个离子受体(IR)基因序列。 其次,与信息素感受相关的基因具有不同的时空表达模式。我们用荧光定量PCR技术研究荔枝蒂蛀虫信息素感受相关基因在不同组织和时间的表达模式。结果显示:CsinPBP1-3基因都仅在雌虫和雄虫触角中表达,幼虫期和蛹期均不表达,在成虫头(去除触角)、胸、腹、足及翅中也不表达。进一步分析,CsinPBP1-3在雄蛾触角中的表达量分别是雌蛾触角的1.94,28.19和32.94倍,雌雄蛾触角间有显著差异。 最后,将目的基因沉默后,荔枝蒂蛀虫对性信息素的选择行为变弱。我们通过显微注射dsRNA对CsinPBP3基因实施沉默,RT-PCR和荧光定量PCR结果表明基因的mRNA表达量被明显抑制,触角电位(EAG)结果表明干扰后荔枝蒂蛀虫对性信息素诱芯的EAG触角电位下降80%,Y型嗅觉仪行为选择试验表明干扰后荔枝蒂蛀虫对性信息素诱芯的行为选择变弱。

     4、创见与创新 本成果通过荔枝蒂蛀虫信息素感受相关基因的鉴定和功能研究,确定了荔枝蒂蛀虫触角上与信息素感受相关的基因序列,明确了PBP基因的序列特征及表达模式,探索了PBP基因在荔枝蒂蛀虫雄蛾感受性信息素中的作用,为荔枝蒂蛀虫的性信息素防治提供了必要的科学依据。 本项目将基因的功能与害虫行为选择相联系,从荔枝蒂蛀虫雌虫和雄虫触角的基因序列分析入手,采用分子生物学、电生理和行为测定等方面的实验方法、技术,从一个崭新并且系统全面的角度去研究荔枝蒂蛀虫性信息素感受相关基因的功能,这是本项目的特色。

    5、社会经济效益 我们对荔枝蒂蛀虫性信息素感受分子机制的研究不仅具有重要的理论意义,而且对于开辟有效的行为调控和干扰技术防治荔枝蒂蛀虫,例如研制对荔枝蒂蛀虫两性均有吸引力的高效引诱剂和阻断荔枝蒂蛀虫识别性信息素的信息素嗅觉抑制剂,都具有非常重要的应用价值。

     6、存在的问题 在本成果的实施过程中,荔枝蒂蛀虫的基因沉默是一个难点。由于荔枝蒂蛀虫人工饲养困难,需要田间采样,同时受到技术和仪器的限制,基因沉默这部分工作内容进行的比较艰难。此外,广州夏季天气炎热,而分子生物学试验大多需要低温操作,因此在试验过程中格外注意防止样品的降解。建议今后执行此类需要大量田间采样的研究项目,积极和当地果农联系,及时了解和掌握落果情况,可通过雇佣临时人员等方法解决采样困难。下一步工作计划完善基因沉默及功能研究,系统阐明8个关键基因的单独沉默和组合沉默对性信息素感受的影响,为荔枝蒂蛀虫性信息素感受分子机制提供理论基础。

    7、历年获奖情况 无。

批准登记号:
登记日期: 2019-05-30
研究起止时间: 2015-01-01至2017-12-31
所属行业: 农、林、牧、渔业
所属高新技术类别:
评价单位名称: 国家自然科学基金委员会
评价日期: 2018-03-20