油茶象甲对植物提取物的行为反应及头部嗅觉识别功能研究

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油茶(Camellia oleifera Albel)作为世界四大木本科油料作物之一,因其是我国特有树种,近年来油茶产业发展迅速,种植面积集中且逐年扩大,导致油茶病虫害也日趋严重。油茶象甲(Curculio chinensis Chevrolat)作为油茶专性蛀果害虫,主要油茶产区均有分布,是为害油茶果实最严重的一种害虫,引起油茶产量和品质的下降,严重影响我国油茶产业的发展。但因其生活隐蔽,成虫果内产卵,幼虫孵化后啃食果仁,最后随落果入土中化蛹,普通化学防治困难。而诱杀作为一种无毒无害的生态防控手段,已逐渐成为油茶害虫防治研究的热点。本研究基于油茶象甲生境的植物种类,并根据文献资料及调查研究,选择油茶象甲聚集植物的提取物,检测筛选植物源引诱成分。对油茶象甲触角的感器形态特征进行观测,并对其头部进行转录组测序分析,为进一步研究油茶象甲对气味的识别机制提供理论依据。主要研究结果如下:1.通过室内Y型嗅觉仪趋性行为观测,证实了趋性植物提取物对油茶象甲两性成虫具有显著高效的引诱活性,并利用气相色谱-质谱(Gas ChromatographyMass Spectrometer,GC-MS)分析获得了4种含量最高的化合物,分别是化合物A、化合物B、己酰胺和金合欢醇。通过室内趋性试验检测出化合物A和化合物B的单体化合物对油茶象甲两性成虫具有显著引诱作用。2.利用扫描电镜对油茶象甲成虫触角上的感器进行观察和比对。结果表明:油茶象甲成虫触角存在雌雄二型现象,触角长度、感器类型及分布均有显著差异。雌雄成虫触角上共有的一般感器类型为6类12种,包括4种刺形感器、2种锥形感器、2种叉形感器、2种毛形感器,1种B(?)hm氏鬃毛和1种芽孢形感器。仅在雄虫触角上观察到腔形感器,而芽孢形感器在雌、雄触角上的着生部位不同。在象甲科昆虫上首次发现了SfⅠ变形、StⅡ中部膨大和SchⅢ顶部膨大3种感器。结合已有感器功能的报道,对感器类型、形态和分布进行比较,并分析了其功能。3.利用高通量测序平台对油茶象甲雌雄成虫头部进行了转录组测序以及生物信息学分析,共得到73,786个unigenes,与公共数据库序列进行比对注释,其中NR数据库注释成功的基因数最多,占49.26%;GO数据库仅注释到27.15%的基因,分属于43个亚类,其中参与细胞过程、结合和催化活性的基因功能注释较多;KEGG数据库次之,占34.75%,分属于44个二级通路,其中信号转导和全球总览通路注释基因最多;而NT数据库最少,仅注释到12.21%。基因注释共筛选到150个嗅觉相关基因,分别为32个气味结合蛋白基因,5个化学感受蛋白基因,37个嗅觉受体基因,61个离子型受体基因,10个味觉受体基因,5个感觉神经元膜蛋白基因。雌雄转录组共分析到114个差异基因,41个上调,73个下调,其中嗅觉相关的差异基因仅4个,3个离子型受体基因,1个化学感受蛋白基因。本试验结果均为基于油茶象甲嗅觉功能的诱剂开发提供了理论依据和后续研究基础。
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