【摘 要】
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棉铃虫是一种重要的农业害虫,每年会造成巨大的经济损失。浓核病毒是一种细小病毒,常特异性的寄生在无脊椎动物体内。大多数种类的浓核病毒对其寄主是高致死性的,前期研究表
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棉铃虫是一种重要的农业害虫,每年会造成巨大的经济损失。浓核病毒是一种细小病毒,常特异性的寄生在无脊椎动物体内。大多数种类的浓核病毒对其寄主是高致死性的,前期研究表明棉铃虫体内的浓核病毒HaDV2能促进幼虫的发育,且能提高棉铃虫对核型多角体病毒(HaNPV)的抵抗力。为全面理解HaDV2促进棉铃虫幼虫发育的机理,本文分析了接毒24 h、48 h和72 h的棉铃虫幼虫转录组的基因差异,并分别测定了接毒24 h、48 h和72 h幼虫体内保幼激素滴度和主要消化酶活性的变化。主要研究结果如下:1.对24 h、48 h和72 h三个时间点的棉铃虫幼虫转录组进行了总体分析,发现了306个显著性差异基因,其中77个基因显著性上调,229个基因显著性下调,其中有3个基因在不同时间点的样本中均表现出显著性差异。差异基因KEGG通路富集分析中,有16条通路被显著性富集,其中“淀粉和蔗糖代谢”通路中差异基因数量最多。在总体分析显著性差异基因中,发现了大量与酶活性、免疫反应、激素合成、病毒高感染率、昆虫高产卵量、生物体长寿等多种功能相关的基因。2.对感染病毒24 h的棉铃虫幼虫样本进行转录组分析,共有170个基因的表达具有显著性差异,其中41个基因显著性上调,129个基因显著性下调。显著性差异基因KEGG通路富集显示,差异基因被显著性富集到5个通路上,其中“胰岛素信号通路”中包含的基因最多。这些显著性差异基因涉及酶活性、激素合成、免疫、病毒高感染率、高产卵量、长寿等多个功能。3.对感染病毒48 h的棉铃虫幼虫样本进行转录组分析,共有228个基因的表达具有显著性差异,其中67个基因显著性上调,161个基因显著性下调。差异基因KEGG通路富集显示,差异基因被显著性富集到10个通路上,其中“细胞色素P450对外源性物质的代谢”通路、“脂肪酸代谢”通路和“AMPK信号通路”上显著性差异基因较多。这些差异基因同样涉及酶活性、激素合成、免疫反应、幼虫快速发育等功能,相比24 h转录组,这些差异基因并未涉及病毒高感染率,且新增一个与昆虫高自残率相关的差异基因。4.对感染病毒72 h的棉铃虫幼虫样本进行转录组分析,共有528个基因的表达具有显著性差异,其中168个基因显著性上调,360个基因显著性下调。差异基因进行KEGG通路富集显示,差异基因被显著性富集到29个通路上,其中,“AMPK信号通路”中含有的显著性差异基因的数目最多。这些显著性差异基因同样涉及酶活性、激素合成、免疫反应、幼虫快速发育、高产卵量、长寿等功能,但长寿相关基因的表达量与前期结果相反,呈现显著性下降。5.分析了HaDV2对棉铃虫幼虫体内保幼激素滴度的影响。保幼激素的滴度会随着幼虫龄期的增长而降低。对同一日龄的单头幼虫体内保幼激素滴度测定表明,体重与激素滴度呈负相关,体重越大,保幼激素滴度越低。对接毒24 h、48 h和72 h幼虫体内保幼激素滴度测定表明,未感染HaDV2的棉铃虫幼虫体内保幼激素的滴度均要高于感染HaDV2的棉铃虫幼虫,但两者之间的差异不显著。6.分析了HaDV2对棉铃虫幼虫体内消化酶活性的影响。对接毒24 h、48 h和72 h幼虫体内三种消化酶活性的测定结果表明,总蛋白酶活性随幼虫发育时间的延长而降低,且感染HaDV2的幼虫体内总蛋白酶活性高于对照组,除24 h时具有显著性差异外,其余时间点的差异均不显著;类胰蛋白酶的活性在感染HaDV2的虫体中均高于对照虫体,除48 h时对照与处理间无显著差异外,其余两个时间点均具有显著性,且感染HaDV2的棉铃虫幼虫体内类胰蛋白酶的活性随着棉铃虫幼虫发育时间的变化而逐渐增高,而对照组幼虫体内类胰蛋白酶的活性则会随着棉铃虫幼虫发育时间的延长呈先升高后降低的趋势;类胰凝乳蛋白酶的活性都会随着幼虫发育时间的延长而降低,但HaDV2对类胰凝乳蛋白酶的活性的影响并未呈现规律性,除48 h处理略高于对照外,其余两组处理的酶活性略低于对照,且差异均未达显著水平。综上所述,HaDV2通过上调胰蛋白酶基因及其酶活性,下调脂肪代谢酶、丝氨酸蛋白酶等基因,促进幼虫体重增加;并通过上调保幼激素降解酶基因,下调保幼激素合成酶基因,结合体重增加,双重因素导致保幼激素滴度下降,从而最终加快棉铃虫幼虫的发育进度。
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