兩種入侵型煙粉虱隱種中腸轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、煙粉虱是一個(gè)至少包含35個(gè)隱種的物種復(fù)合體，其中少數(shù)隱種極具破壞性，有很強(qiáng)的入侵能力，在世界范圍內(nèi)對(duì)農(nóng)作物的生產(chǎn)造成巨大影響。
　　在過去的20年中，煙粉虱物種復(fù)合體中的兩個(gè)隱種:Middle East Asia Minor1(MEAM1)隱種和Mediterranean(MED)隱種，從它們的發(fā)源地中東和地中海地區(qū)已經(jīng)擴(kuò)散到了許多國(guó)家和地區(qū)。MEAM1隱種更是以它強(qiáng)大的入侵能力和破壞能力被評(píng)為世界百大入侵物種之一。許多研究表明這

2、兩個(gè)入侵種寄主范圍廣泛，對(duì)農(nóng)藥抗性高，應(yīng)對(duì)植物次級(jí)代謝產(chǎn)物能力強(qiáng)，以及生殖干涉能力顯著。這些生理上的優(yōu)勢(shì)是入侵煙粉虱能夠取代本地土著煙粉虱的重要因素。盡管MEAM1和MED煙粉虱同為具有超強(qiáng)入侵能力的入侵隱種，但是它們的生理特點(diǎn)卻不盡相同。比如，MED隱種的強(qiáng)勢(shì)入侵似乎更加依靠它對(duì)一些主要農(nóng)藥的抗性，例如吡丙醚和新煙堿類殺蟲劑。此外，這兩個(gè)隱種的寄主范圍也不相同。對(duì)于研究親緣關(guān)系相近的物種間生理特點(diǎn)的進(jìn)化過程和分子機(jī)制，這兩個(gè)入侵物種是

3、很好的模型。
　　刺吸式口器昆蟲的中腸是它們營(yíng)養(yǎng)吸收和生物異源物質(zhì)代謝的主要器官，而且中腸在抗藥性方面也發(fā)揮著作用。但是由于煙粉虱個(gè)體小，體長(zhǎng)只有1毫米左右，其中腸就更加微小，這使對(duì)其的測(cè)序造成了困難，所以關(guān)于煙粉虱腸道的基因信息也就十分有限。為解決這一難題，本實(shí)驗(yàn)采用了微量RNA擴(kuò)增的方法，得到足量的cDNA，擴(kuò)增后的cDNA樣品用于后續(xù)高通量測(cè)序和轉(zhuǎn)錄組分析。在得到MEAM1中腸轉(zhuǎn)錄組后，通過與MEAM1蟲體的比較分析，與ME

4、D隱種中腸轉(zhuǎn)錄組的比較分析，以及對(duì)分析結(jié)果的驗(yàn)證后，獲得以下三方面的結(jié)果:
　　(1) MEAM1轉(zhuǎn)錄組信息
　　本實(shí)驗(yàn)中，通過單細(xì)胞擴(kuò)增方法和Illumina測(cè)序技術(shù)的集合，成功得到煙粉虱入侵種MEAM1的中腸轉(zhuǎn)錄組，轉(zhuǎn)錄組中共33，412條基因，經(jīng)過Blast比對(duì)，共得到有功能注釋的MEAM1中腸基因12，879條。
　　(2) MEAM1中腸轉(zhuǎn)錄組與MEAM1蟲體轉(zhuǎn)錄組對(duì)比
　　為了驗(yàn)證中腸在蟲體中的主要功

5、能和重要地位，實(shí)驗(yàn)通過生物信息學(xué)方法，找出了7，000條MEAM1中腸對(duì)于MEAM1蟲體的特異表達(dá)基因。證明了中腸在消化攝取營(yíng)養(yǎng)，農(nóng)藥有毒物質(zhì)代謝和應(yīng)對(duì)植物次級(jí)防御反應(yīng)產(chǎn)物中的重要作用。
　　(3) MEAM1中腸轉(zhuǎn)錄組與MED中腸轉(zhuǎn)錄組對(duì)比
　　為揭示MEAM1和MED中腸的分子層面的差異，實(shí)驗(yàn)中將兩隱種的中腸轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行比較。得到3，910條MEAM1和MED隱種中腸的同源基因。根據(jù)同義替換和非同義替換值的計(jì)算，15條面臨

6、正選擇壓的基因被篩選出，其中包含與新陳代謝和抗藥性相關(guān)的基因。除此之外，差異基因的表達(dá)情況分析顯示，MED中腸中的一些解毒代謝相關(guān)基因極顯著的高表達(dá)，這很有可能是MED相比于MEAM1有更高的抗藥性和更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性的原因。
　　綜上所述，MEAM1中腸轉(zhuǎn)錄組的測(cè)定，以及其與MED中腸轉(zhuǎn)錄組的多方面比較分析，為今后的煙粉虱腸道基因研究提供了豐富的信息資源，也發(fā)現(xiàn)了一些導(dǎo)致MEAM1和MED隱種間生理差異的分子機(jī)制，為今后的研究提供