兩種入侵型煙粉虱隱種中腸轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、煙粉虱是一個至少包含35個隱種的物種復(fù)合體，其中少數(shù)隱種極具破壞性，有很強的入侵能力，在世界范圍內(nèi)對農(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)擴散到了許多國家和地區(qū)。MEAM1隱種更是以它強大的入侵能力和破壞能力被評為世界百大入侵物種之一。許多研究表明這

2、兩個入侵種寄主范圍廣泛，對農(nóng)藥抗性高，應(yīng)對植物次級代謝產(chǎn)物能力強，以及生殖干涉能力顯著。這些生理上的優(yōu)勢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入侵能力的入侵隱種，但是它們的生理特點卻不盡相同。比如，MED隱種的強勢入侵似乎更加依靠它對一些主要農(nóng)藥的抗性，例如吡丙醚和新煙堿類殺蟲劑。此外，這兩個隱種的寄主范圍也不相同。對于研究親緣關(guān)系相近的物種間生理特點的進(jìn)化過程和分子機制，這兩個入侵物種是

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。但是由于煙粉虱個體小，體長只有1毫米左右，其中腸就更加微小，這使對其的測序造成了困難，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，本實驗采用了微量RNA擴增的方法，得到足量的cDNA，擴增后的cDNA樣品用于后續(xù)高通量測序和轉(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，以及對分析結(jié)果的驗證后，獲得以下三方面的結(jié)果:
　　(1) MEAM1轉(zhuǎn)錄組信息
　　本實驗中，通過單細(xì)胞擴增方法和Illumina測序技術(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，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)錄組對比
　　為了驗證中腸在蟲體中的主要功

5、能和重要地位，實驗通過生物信息學(xué)方法，找出了7，000條MEAM1中腸對于MEAM1蟲體的特異表達(dá)基因。證明了中腸在消化攝取營養(yǎng)，農(nóng)藥有毒物質(zhì)代謝和應(yīng)對植物次級防御反應(yīng)產(chǎn)物中的重要作用。
　　(3) MEAM1中腸轉(zhuǎn)錄組與MED中腸轉(zhuǎn)錄組對比
　　為揭示MEAM1和MED中腸的分子層面的差異，實驗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的環(huán)境適應(yīng)性的原因。
　　綜上所述，MEAM1中腸轉(zhuǎn)錄組的測定，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制，為今后的研究提供