| 成果名称: | 除虫脲对荔枝蒂蛀虫卵期几丁质合成网络的作用机制 |
| 完成单位: | 广东省农业科学院植物保护研究所 |
| 主要人员: | 姚琼,陈炳旭,董易之,徐海明,徐淑,冯日碧 |
| 介绍: | 1. 课题来源与背景: 1.1 课题来源 广东省自然科学基金-博士启动纵向协同项目,经费全部来源为院配套10万元。 1.2 课题背景 荔枝和龙眼原产于中国,是我国的优势名贵水果,二者的栽培面积及果实产量均居世界第一位。荔枝蒂蛀虫属鳞翅目细蛾科,是为害荔枝和龙眼的首要害虫,是荔枝龙眼产业“零容忍”的害虫防控对象。荔枝蒂蛀虫具有钻蛀性特点及独特的发生规律,一直是果树害虫防控中的难点,迫切需要新的防控技术和策略来打破荔枝蒂蛀虫农药减量化防控难题的僵局。绿色杀卵剂介导的害虫卵期防控是意义重大的“预防型”防控策略。目前仅有少数药剂可对胚胎发育中的害虫有灭杀作用,其中环境友好型药剂更是屈指可数。杀卵剂介导的害虫卵期防控是打破荔枝蒂蛀虫防控难题的有效突破口。以除虫脲为实验药剂所开展的苯甲酰脲类杀虫剂对昆虫幼虫作用机制的研究已经有二十年历史。其作为绿色杀卵剂在害虫卵期防控中应用潜力巨大,但是与之相关的杀卵机制研究严重匮乏。 2. 研究目的与意义: 2.1 研究目的: 本项目旨在阐明除虫脲对靶标害虫的杀卵机制,为除虫脲作为绿色杀卵剂在荔枝蒂蛀虫防控当中的应用提供科学依据。 2.2 研究意义 我们开展了一系列前期研究工作,并发现除虫脲对荔枝蒂蛀虫卵有出色灭杀效果。本研究拟在此基础上,重点研究除虫脲对荔枝蒂蛀虫卵期几丁质合成网络的作用机制。该研究有利于初步阐明除虫脲对害虫的杀卵机制这一科学问题,为新型杀卵剂的研发和害虫卵期防控提供有效作用靶标,同时兼备综合评价除虫脲作为绿色杀卵剂在荔枝蒂蛀虫防控中的应用潜力,达到荔枝龙眼农药减量化生产意义。 3. 主要论点与论据: (1)在研究第一部分中,通过除虫脲作用后的蒂蛀虫卵cDNA文库的构建和测序,获得了除虫脲作用后虫卵内差异表达基因数据用于后续深入分析。原始数据经过筛选后,测序数据经过数据过滤后,样品转录组的raw reads量、碱基GC含量和注释率等指标表明测序数据的准确度和质量都已经达到了分析要求,拼接效果较好,可用于下一步目的基因的筛选。 (2)在本研究第二部分中,我们为找出除虫脲作用后蒂蛀虫卵几丁质合成网络中表达变化的关键基因,我们通过对测序后所获得的大量ESTs数据处理,从中筛选出几丁质合成网络相关的差异表达基因。在这部分中,我们通过同源比对、基因分类注释的基因排查,从中筛选出几丁质合成通路、昆虫表皮蛋白和ABC转运蛋白超家族等几丁质合成网络相关的差异表达基因。这些基因具体包括:海藻糖酶-1、乙酰葡糖胺磷酸变位酶和几丁质合成酶2。此外,大量与几丁质降解相关的酶基因及表皮蛋白基因的表达均呈现差异表达。 (3)在本研究第三部分中,我们通过对上述所选基因的表达水平检测及对其表达量差比分析,从基因转录水平验证了除虫脲作用后网络基因在蒂蛀虫卵中的表达变化情况;通过初孵幼虫表皮几丁质含量的检测,验证了除虫脲对虫卵几丁质合成网络最终产物几丁质含量的影响;通过卵壳几丁质荧光标示的直观分析,验证了除虫脲对卵壳几丁质分布的影响。 本研究结果表明:除虫脲通过影响荔枝蒂蛀虫胚胎发育过程中几丁质合成网络基因的转录水平,降低荔枝蒂蛀虫卵壳和初孵幼虫几丁质含量,影响其几丁质分布,导致虫体出现畸形,最终达到杀卵效果。本项目初步阐明了除虫脲对荔枝蒂蛀虫卵期几丁质合成网络的作用机制。除虫脲作为绿色杀卵剂在害虫卵期防控中的具有广阔应用潜力。 4. 创见与创新:指项目的发现点与创新性。 首先,通过除虫脲杀卵机制的研究,为农业害虫的绿色防控提供了“预防型”防控新思路。其次,荔枝龙眼是我国特色水果,是我国南方果树种植业的支柱产业之一。荔枝蒂蛀虫是荔枝龙眼生产中“零容忍”的害虫防控对象。但是国内外与其相关的研究报道非常匮乏,对该虫分子生物学研究更是屈指可数。杀卵剂对钻蛀性害虫卵期防控意义重大,除虫脲是少数对害虫卵有灭杀作用的绿色药剂之一,但与之对应的杀卵机理研究却非常匮乏。本项目首次以荔枝蒂蛀虫为研究对象,借助组学和分子生物学技术,研究除虫脲对靶标害虫卵期几丁质合成网络的影响,创新性明显。 5. 社会经济效益,存在的问题: 5.1 研究成果应用及前景分析 荔枝蒂蛀虫一直是果树害虫防控中的难点。本项目以荔枝蒂蛀虫卵期为研究对象,通过组学技术寻找到了除虫脲作用荔枝蒂蛀虫卵期的有效靶标,初步明确了除虫脲对胚胎期荔枝蒂蛀虫的影响及相关作用机制,大大推动该药剂作为绿色杀卵剂在害虫卵期防控当中的应用,达到推动荔枝龙眼农药减量化生产意义。 5.2 存在的问题 本项目明确了除虫脲作用后荔枝蒂蛀虫卵几丁质合成网络中的三个关键酶基因:海藻糖酶-1、乙酰葡糖胺磷酸变位酶和几丁质合成酶2的转录水平变化显著。但仍然需要我们借助RNAi等分子手段,验证这些基因在除虫脲作用过程中的具体功能。 6. 历年获奖情况:无。 |
| 批准登记号: | |
| 登记日期: | 2021-05-12 |
| 研究起止时间: | 2017-07-31至2019-12-31 |
| 所属行业: | 农、林、牧、渔业 |
| 所属高新技术类别: | |
| 评价单位名称: | 广东省农业科学院 |
| 评价日期: | 2020-07-30 |
