B型烟粉虱与温室粉虱唾液酶系的鉴定与功能分析

摘要

B型烟粉虱Bemisia tabaci(Gennadius)B-biotype是一种危害严重的世界性入侵害虫，被世界自然保护联盟(ICUN)认定为20种具有严重危害性的入侵昆虫之一。该入侵害虫的寄主植物种类逐渐增加，并有逐步取代土著种温室粉虱Trialeurodes vaprorariorum(Westwood)的趋势。而在植食者与植物的两级关系中，人们开始越来越多地关注植食者唾液组分所起的作用，例如消化植物，传播病毒，干扰植物伤信号，降解植物防御物质，引起植物坏疽等，为了探讨了B型烟粉虱寄主谱广的原因，进一步解释B型烟粉虱成功入侵，竞争替代温室粉虱的作用机理，本文比较了两种粉虱唾液碱性磷酸酶、多酚氧化酶与过氧化物酶的性质及功能差异。主要研究成果如下：
　　 ㈠寄主植物对B型烟粉虱与温室粉虱唾液碱性磷酸酶的影响。为了探明B型烟粉虱和温室粉虱唾液碱性磷酸酶在两者竞争替代中所起的作用，本实验以对硝基苯磷酸二钠(pNPP)为底物，采用群体测定的方法，研究比较了两种粉虱在不同寄主上时该酶的性质。结果表明，两种粉虱唾液碱性磷酸酶的最适pH值均为8.2，在pH值7.4-9.4的范围内，B型烟粉虱碱性磷酸酶的比活力高于温室粉虱。不同寄主上B型烟粉虱唾液碱性磷酸酶活力大小依次为甘蓝＞棉花＞番茄＞芹菜，而不同寄主上温室粉虱唾液碱性磷酸酶的比活力大小顺序为棉花＞芹菜＞番茄＞甘蓝，可以看出，唾液碱性磷酸酶与粉虱对寄主的嗜好性差异具有一定的相关性。两种粉虱在同一寄主上唾液碱性磷酸酶有显著差异，在棉花、番茄和芹菜上，B型烟粉虱的酶比活力分别为温室粉虱的1.52、2.24和1.54倍。由此推断，碱性磷酸酶能够帮助粉虱适应不同的寄主植物，同时B型烟粉虱利用其进行物质代谢和营养吸收的能力可能要强于温室粉虱。
　　 ㈡B型烟粉虱与温室粉虱唾液多酚氧化酶与过氧化物酶的鉴定与功能分析。为了进一步解释粉虱的入侵机制，本研究探讨了唾液多酚氧化酶在粉虱入侵中的作用。利用琼脂糖胶体饲料与蔗糖液体饲料研究了B型烟粉虱及其同域种温室粉虱唾液中的过氧化物酶与多酚氧化酶。结果显示，两种粉虱胶状与水状唾液中均存在过氧化物酶与多酚氧化酶；番茄上B型烟粉虱分泌的过氧化物酶与多酚氧化酶的比活力分别为温室粉虱的2.27倍和1.34倍，而甘蓝上的B型烟粉虱唾液过氧化物酶与多酚氧化酶的比活力分别为番茄上的1.54倍和1.65倍；番茄植株分别经过真菌侵染、机械损伤、粉虱成虫取食以及外施水杨酸诱导抗性处理后，取食该植株的B型烟粉虱唾液多酚氧化酶的比活力分别增加了229％、184％、152％和139％，而温室粉虱仅分别增加了133％、119％、113％和103％；另外，粉虱唾液多酚氧化酶能与不同的酚类物质反应，当B型烟粉虱取食了添加不同酚类物质的饲养液时，B型烟粉虱唾液多酚氧化酶的比活力显著升高，是温室粉虱的1.82-6.20倍。由于这些物质是植物中常见的酚类物质，涉及到植物的诱导抗性及信号传导，我们推测，粉虱能够利用唾液多酚氧化酶克服植物的诱导抗性，改变植物的酚类物质组成；而且，B型烟粉虱利用多酚氧化酶的能力优于温室粉虱。本文还讨论了过氧化物酶与多酚氧化酶在两种粉虱对寄主的适应以及竞争替代的中的作用。

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第一章 文献综述

1.1 B型烟粉虱与温室粉虱的危害

1.1.1 B型烟粉虱的起源与分布范围

1.1.2 B型烟粉虱的寄主类型及其危害

1.1.3温室粉虱的起源与分布范围

1.1.4温室粉虱的寄主类型及其危害

1.1.5 B型烟粉虱与其它粉虱的竞争替代

1.2唾液组分在刺吸式昆虫取食中的作用

1.2.1胶状唾液的作用

1.2.2水状唾液的作用

1.3唾液成分在刺吸式昆虫对植物反防御中的作用

1.3.1对植物防御信号的抑制机制

1.3.2对植物阻塞反应的反防御机制

1.3.3唾液酶的解毒机制

1.4本研究的总体思路、主要内容和技术路线

1.4.1总体思路

1.4.2研究内容和技术路线

第二章 寄主植物对B型烟粉虱与温室粉虱唾液碱性磷酸酶的影响

2.1实验材料

2.1.1供试植物

2.1.2供试虫源

2.1.3主要试剂及仪器

2.2实验方法

2.3结果与分析

2.3.1对硝基苯酚标准曲线

2.3.2两种粉虱唾液碱性磷酸酶最适PH的确定

2.3.3同一寄主上两种粉虱唾液碱性磷酸酶的活性比较

2.3.4不同寄主的B型烟粉虱与温室粉虱唾液碱性磷酸酶活性比较

2.4讨论

第三章 B型烟粉虱与温室粉虱唾液多酚氧化酶和过氧化物酶的鉴定和功能分析

3.1实验材料

3.1.1供试植物

3.1.2供试虫源

3.1.3主要试剂及仪器

3.2实验方法

3.2.1人工饲养

3.2.2两种粉虱唾液多酚氧化酶和过氧化物酶的鉴定

3.2.3两种粉虱唾液多酚氧化酶和过氧化物酶的活性分析

3.2.4两种粉虱唾液多酚氧化酶的功能分析

3.2.5蛋白质含量测定及比活力计算

3.2.6数据分析

3.3结果与分析

3.3.1两种粉虱唾液多酚氧化酶与过氧化物酶的鉴定

3.3.2番茄上两种粉虱唾液多酚氧化酶与过氧化物酶的持续取食率与活力比较

3.3.3不同寄主上B型烟粉虱唾液多酚氧化酶与过氧化物酶的持续取食率与活力比较

3.3.4两种粉虱唾液多酚氧化酶降解酚类底物的能力

3.3.5植物诱导抗性对两种粉虱唾液多酚氧化酶的影响

3.4讨论

第四章 结论与展望

4.1结论

4.1.1 B型烟粉虱与温室粉虱唾液碱性磷酸酶的最适PH值

4.1.2同一寄主上两种粉虱唾液碱性磷酸酶的比较

4.1.3不同寄主的B型烟粉虱与温室粉虱唾液碱性磷酸酶活性比较

4.1.4两种粉虱唾液多酚氧化酶与过氧化物酶的鉴定

4.1.5两种粉虱唾液多酚氧化酶与过氧化物酶的活性分析

4.1.6两种粉虱唾液多酚氧化酶降解酚类底物的能力

4.1.7植物诱导抗性对两种粉虱唾液多酚氧化酶的影响

4.2本研究的创新之处

4.3展望

参考文献

致谢

作者简历