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红棕象甲Rhynchophorus ferrugineus(Olivier)（鞘翅目：象甲科）是新近入侵我国南方棕榈科植物种植区的一种重大毁灭性害虫，严重影响了入侵地寄主植物的经济价值和园林观赏价值，造成极大的损失。由于红棕象甲具有飞行迁移能力强、繁殖潜能高、天敌缺乏、为害隐蔽和抗性强等特性，当前针对该害虫仍缺乏有效的防控策略。和化学防治相比，生物防治是一种具持续控制潜能的手段，优势明显。然而，当红棕象甲遭受病原微生物侵染时，必然会激活寄主的免疫系统，从而产生一系列的防御反应，其中首要的是以体外分泌物为核心的体外免疫，这将大大削弱生物防治的效果，也是造成该虫有效病原菌群较少的原因之一。而入侵种成功定殖的部分原因就是个体对病原体等外源物质具有较强的免疫能力。体外免疫和体内免疫是昆虫应对外源物入侵的两种免疫防御策略，但红棕象甲的免疫权衡和生理调控机制还不甚明确。因此，本文在生物测定筛选红棕象甲潜在病原菌的基础上，阐明该虫体外分泌物的组分、体外免疫抑制效能及调控的关键基因，分析红棕象甲对体外分泌物的行为响应，探讨体外和体内免疫防御效能的差异及其与生长、繁殖等适应性间的关联，揭示两种免疫防御之间的权衡关系和生理调控机理，以期为制定红棕象甲的生物防控策略提供理论依据。主要研究结果如下：
1．红棕象甲生防菌的筛选
我们从自然罹病死亡的红棕象甲虫尸上分离到了多种病原微生物。这些分离菌株的室内致病性测定结果表明，粘质沙雷氏菌Serratia marcescens、苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis、金龟子绿僵菌小孢变种Metarhizium anisopliae var.anisopliae和尖孢镰刀菌Fusarium oxysporum最具控制潜能和应用潜力。此外我们还发现，苏云金芽孢杆菌不仅能够显著延长卵的孵化时间，而且能够显著降低幼虫的钻蛀活性。
2．红棕象甲体外分泌物的抑菌效能
抑菌试验显示，红棕象甲的体外分泌物能显著抑制微生物在体外的生长。虽然液相不产生明显的抑菌圈，但是固相和原液均具有一定的抑菌活性，且原液的抑菌能力显著强于固相。同时，这些体外分泌物对革兰氏阴性菌的抑菌效能显著高于对革兰氏阳性菌的抑菌效能。这些结果表明，红棕象甲的体外分泌物是其抵御病原菌侵染过程中体外免疫的关键因子。
3．红棕象甲体外分泌物的组分及其免疫活性物质
红棕象甲体外分泌物含有蛋白质和300余种化合物等组分。代谢组学分析表明，对苯醌可能是红棕象甲体外分泌物的主要免疫活性成分。在此基础上，我们发现，对苯醌具有明显的体外抑菌活性。而当红棕象甲遭到病原侵染时，中等浓度的对苯醌的免疫保护效能普遍最佳，它能够最大程度的提高寄主的存活率。这些结果进一步验证了对苯醌是红棕象甲体外分泌物中的免疫活性物质。
4．芳基硫酸酯酶B（RfARSBs）在红棕象甲体外免疫反应中的调控作用
注射dsRfARSB-11581和dsRfARSB-14322至红棕象甲体内12h后，其体外分泌物中的对苯醌的合成受到明显抑制，而注射dsRfARSB-0311后，其体外分泌物中的对苯醌的浓度反而显著升高。这表明RfARSBs可以调节红棕象甲体外免疫分泌物中的对苯醌的含量，从而影响该虫的体外免疫能力。
5．红棕象甲对其体外免疫分泌物的行为响应
行为测定的结果表明，红棕象甲体外分泌物能使个体产生引诱或趋避的特定行为响应，而响应强弱与分泌物的量有关。幼虫和成虫皆对中等剂量的体外分泌物最为敏感，引诱活性最佳。随着分泌物量的增加或减少，引诱效果逐渐下降。其中，成虫在较高剂量的分泌物的影响下表现出最大的趋避性。因此，低含量的体外分泌物对红棕象甲起着引诱剂的作用，而高含量的体外分泌物反而有望作为驱避剂。
6．红棕象甲免疫权衡的生理调控
红棕象甲七龄幼虫的体外分泌物的抑菌活性、血淋巴的酚氧化酶活性和血淋巴的抗菌活性皆显著高于三龄幼虫。然而幼虫的三龄发育历期却显著更短。对于成虫而言，交配通过降低个体的免疫防御能力而付出巨大的代价，但这种规律表现出与性别和年龄相关的差异性。在12日龄个体中，交配能够显著降低雄虫体外分泌物的抑菌活性，而雌虫不受影响。相反，在52日龄个体中，交配能够显著降低雌虫体外分泌物的抑菌活性，而雄虫却不受影响。在未交配个体中，血淋巴酚氧化酶活性随着日龄的增加而显著上升，且这种变化规律不存在性别差异。然而未交配雌虫和未交配雄虫的寿命分别显著低于交配雌虫和交配雄虫的寿命。虽然12日龄交配雌虫的卵孵化率显著高于52日龄交配雌虫的卵孵化率，但是12日龄雌虫的产卵量和子代数皆显著低于52日龄雌虫的产卵量和子代数。此外，单独的免疫胁迫物因子对免疫防御强弱的影响没有差异。这些结果表明，体外和体内免疫强弱的变化是虫龄、性别、交配和免疫处理等多个因素交互作用的结果。这种免疫系统又与其它生活史组分存在着直接权衡和生理调控关系，从而影响了个体在免疫上的投资，即免疫能力的上升，必然以发育历期、寿命、交配能力和生殖能力等作为代价，而这种权衡关系又错综复杂。
综合本文的研究结果，以对苯醌为主要免疫活性成分的体外分泌物在红棕象甲的体外免疫防御中扮演着关键的角色。当红棕象甲遭受病原菌的侵染时，寄主的免疫反应（体外免疫和体内免疫）被激活，从而削弱了病原菌的侵染效果，导致该虫种群的成功入侵和定殖。因此，本研究着重以体外免疫作为视角和切入点，通过深入探讨红棕象甲抵御病原菌侵染过程中免疫系统的作用机制，不仅揭示了该虫的入侵特性和适应性变异机制，而且有助于深入剖析病原菌和寄主之间的免疫互作效应和多样化的免疫防御策略，提升病原菌田间控害效果，为开发以昆虫免疫系统为靶标的新型害虫抑制剂或行为干扰剂等提供新的思路和途径。
1．红棕象甲生防菌的筛选
我们从自然罹病死亡的红棕象甲虫尸上分离到了多种病原微生物。这些分离菌株的室内致病性测定结果表明，粘质沙雷氏菌Serratia marcescens、苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis、金龟子绿僵菌小孢变种Metarhizium anisopliae var.anisopliae和尖孢镰刀菌Fusarium oxysporum最具控制潜能和应用潜力。此外我们还发现，苏云金芽孢杆菌不仅能够显著延长卵的孵化时间，而且能够显著降低幼虫的钻蛀活性。
2．红棕象甲体外分泌物的抑菌效能
抑菌试验显示，红棕象甲的体外分泌物能显著抑制微生物在体外的生长。虽然液相不产生明显的抑菌圈，但是固相和原液均具有一定的抑菌活性，且原液的抑菌能力显著强于固相。同时，这些体外分泌物对革兰氏阴性菌的抑菌效能显著高于对革兰氏阳性菌的抑菌效能。这些结果表明，红棕象甲的体外分泌物是其抵御病原菌侵染过程中体外免疫的关键因子。
3．红棕象甲体外分泌物的组分及其免疫活性物质
红棕象甲体外分泌物含有蛋白质和300余种化合物等组分。代谢组学分析表明，对苯醌可能是红棕象甲体外分泌物的主要免疫活性成分。在此基础上，我们发现，对苯醌具有明显的体外抑菌活性。而当红棕象甲遭到病原侵染时，中等浓度的对苯醌的免疫保护效能普遍最佳，它能够最大程度的提高寄主的存活率。这些结果进一步验证了对苯醌是红棕象甲体外分泌物中的免疫活性物质。
4．芳基硫酸酯酶B（RfARSBs）在红棕象甲体外免疫反应中的调控作用
注射dsRfARSB-11581和dsRfARSB-14322至红棕象甲体内12h后，其体外分泌物中的对苯醌的合成受到明显抑制，而注射dsRfARSB-0311后，其体外分泌物中的对苯醌的浓度反而显著升高。这表明RfARSBs可以调节红棕象甲体外免疫分泌物中的对苯醌的含量，从而影响该虫的体外免疫能力。
5．红棕象甲对其体外免疫分泌物的行为响应
行为测定的结果表明，红棕象甲体外分泌物能使个体产生引诱或趋避的特定行为响应，而响应强弱与分泌物的量有关。幼虫和成虫皆对中等剂量的体外分泌物最为敏感，引诱活性最佳。随着分泌物量的增加或减少，引诱效果逐渐下降。其中，成虫在较高剂量的分泌物的影响下表现出最大的趋避性。因此，低含量的体外分泌物对红棕象甲起着引诱剂的作用，而高含量的体外分泌物反而有望作为驱避剂。
6．红棕象甲免疫权衡的生理调控
红棕象甲七龄幼虫的体外分泌物的抑菌活性、血淋巴的酚氧化酶活性和血淋巴的抗菌活性皆显著高于三龄幼虫。然而幼虫的三龄发育历期却显著更短。对于成虫而言，交配通过降低个体的免疫防御能力而付出巨大的代价，但这种规律表现出与性别和年龄相关的差异性。在12日龄个体中，交配能够显著降低雄虫体外分泌物的抑菌活性，而雌虫不受影响。相反，在52日龄个体中，交配能够显著降低雌虫体外分泌物的抑菌活性，而雄虫却不受影响。在未交配个体中，血淋巴酚氧化酶活性随着日龄的增加而显著上升，且这种变化规律不存在性别差异。然而未交配雌虫和未交配雄虫的寿命分别显著低于交配雌虫和交配雄虫的寿命。虽然12日龄交配雌虫的卵孵化率显著高于52日龄交配雌虫的卵孵化率，但是12日龄雌虫的产卵量和子代数皆显著低于52日龄雌虫的产卵量和子代数。此外，单独的免疫胁迫物因子对免疫防御强弱的影响没有差异。这些结果表明，体外和体内免疫强弱的变化是虫龄、性别、交配和免疫处理等多个因素交互作用的结果。这种免疫系统又与其它生活史组分存在着直接权衡和生理调控关系，从而影响了个体在免疫上的投资，即免疫能力的上升，必然以发育历期、寿命、交配能力和生殖能力等作为代价，而这种权衡关系又错综复杂。
综合本文的研究结果，以对苯醌为主要免疫活性成分的体外分泌物在红棕象甲的体外免疫防御中扮演着关键的角色。当红棕象甲遭受病原菌的侵染时，寄主的免疫反应（体外免疫和体内免疫）被激活，从而削弱了病原菌的侵染效果，导致该虫种群的成功入侵和定殖。因此，本研究着重以体外免疫作为视角和切入点，通过深入探讨红棕象甲抵御病原菌侵染过程中免疫系统的作用机制，不仅揭示了该虫的入侵特性和适应性变异机制，而且有助于深入剖析病原菌和寄主之间的免疫互作效应和多样化的免疫防御策略，提升病原菌田间控害效果，为开发以昆虫免疫系统为靶标的新型害虫抑制剂或行为干扰剂等提供新的思路和途径。