褐飞虱对高CO2浓度的响应及其数字基因表达谱的研究

摘要

大气中CO2浓度急剧升高，预期将从目前的380μL/L上升到本世纪末期的750μL/L。CO2浓度升高可改变水稻体内的生理生化物质，进而间接对水稻害虫褐飞虱Nilaparvata lugens(St(a)l)产生一定的影响。本试验设置了3种不同的CO2浓度（对照CO2浓度390μL/L、过渡CO2浓度550μL/L，倍增CO2浓度750μL/L），研究了大气CO2浓度升高对连续15个世代褐飞虱生长发育和繁殖的影响，以及分析了三种CO2浓度处理对多代褐飞虱生理代谢酶活力及数字基因表达谱(DGE)的影响。实验结果如下:
　　1高CO2浓度对褐飞虱生命表参数的影响
　　研究结果表明，F1和F4的褐飞虱在750μL/L CO2浓度下的若虫历期与对照相比显著延长(P＜0.05)，F6、F7、F8和F11的褐飞虱在高CO2浓度下若虫历期显著缩短(P＜0.05);高CO2浓度对褐飞虱的产卵前期、成虫寿命、雌雄比和翅型比无显著影响(P＞0.05);高CO2浓度下，褐飞虱的卵历期在F6显著缩短(P＜0.05)，而在F10则显著延长(P＜0.05)，高CO2浓度对褐飞虱F1-F5的体重影响显著(P＜0.05)，在其他代数则无显著;中间CO2浓度处理的产卵总量在F7-F11显著低于其他两个处理(P＜0.05)，而750μL/LCO2浓度中褐飞虱产卵总量与对照相比无显著差异(P＜0.05);高CO2浓度下褐飞虱的孵化率显著低于对照处理(P＜0.05)。
　　2高CO2浓度对褐飞虱的消化酶、保护酶和解毒酶活力的影响
　　研究表明，F5的褐飞虱在高CO2浓度处理下褐飞虱的总蛋白含量显著高于对照(P＜0.05)，而F20褐飞虱总蛋白在高CO2浓度下则显著低于对照处理(P＜0.05)。高CO2浓度对褐飞虱F5，F14和F20的碱性磷酸酶无显著影响，但是高CO2浓度下F10的褐飞虱碱性磷酸酶活力显著高于其他两个处理(P＜0.05)，而F21的褐飞虱碱性磷酸酶活力显著低于对照处理(P＜0.05)。F5的褐飞虱过氧化物酶活力随着CO2浓度增高而显著降低(P＜0.05)，但是750μL/LCO2浓度处理下F10和F15的褐飞虱过氧化物酶活力显著高于对照处理(P＜0.05);高CO2浓度对褐飞虱超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活力影响不显著，但是750μL/LCO2浓度处理下F10和F20的褐飞虱CAT活力显著高于对照处理(P＜0.05)，F10和F21的褐飞虱超氧化物歧化酶活力显著高于对照处理(P＜0.05)，550μL/LCO2浓度处理下F20的褐飞虱过氧化氢酶活力显著高于对照处理(P＜0.05)，F15和F20的褐飞虱超氧化物歧化酶活力显著高于其他两个处理(P＜0.05)。高CO2浓度下褐飞虱的乙酰胆碱酯酶活力显著低于对照处理(P＜0.05);高CO2浓度对褐飞虱谷胱甘肽S-转移酶活力无显著影响，但是高CO2浓度处理下F20的褐飞虱谷胱甘肽S-转移酶活性显著高于对照处理(P＜0.05)。
　　3大气CO2浓度的升高对褐飞虱基因表达谱的影响
　　通过数字基因表达谱DGE技术测定了3个不同CO2浓度下第15代褐飞虱基因差异表达，结果表明CO2对褐飞虱的基因表达有显著影响，CO2浓度越高，差异基因数量越大。这种差异基因主要富集在生物学过程相关的调控通路。

目录

论文说明

声明

摘要

缩略语表

第一章 文献综述

1．1 气候变化现状

1．2 褐飞虱概述

1．3 大气CO2浓度升高对植物的影响

1．4 大气CO2浓度升高对植食性昆虫的影响

1．4．1 大气CO2浓度升高对植食性昆虫影响的研究方法

1．4．2 大气CO2浓度升高对植食性昆虫影响的机理

1．4．3 大气CO2浓度升高对植食性昆虫生长发育及繁殖的影响

1．5 分子生物学和生物信息学技术在植物-昆虫互作研究中的应用

2 本文的研究内容

3 本文的目的意义

4 本文的研究路线

第二章 大气CO2浓度升高对连续世代褐飞虱生长发育和繁殖的影响

2 材料和方法

2．1 试验材料

2．2 试验方法

2．3 数据分析

3 结果与分析

3．1 褐飞虱连续世代的生长发育历期

3．2 褐飞虱连续14代的5龄若虫体重变化

3．3 褐飞虱连续多代雌雄性比变化

3．4 不同CO2处理对褐飞虱翅型比的影响

3．5 不同CO2对连续世代褐飞虱产卵情况的影响

4 讨论

第三章 高CO2浓度对多代褐飞虱生理代谢酶活性的影响

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 酶活力测定

2．3 数据分析

3 结果与分析

3．1 不同CO2浓度对褐飞虱体内蛋白质含量的影响

3．2 大气不同CO2浓度对褐飞虱体内消化酶活力的影响

3．3 大气不同CO2浓度对褐飞虱体内保护酶活力的影响

3．4 大气不同CO2浓度对褐飞虱体内解毒酶活力的影响

4 讨论

第四章 不同CO2浓度下褐飞虱基因差异表达谱分析

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试验方法

3 结果与分析

3．1 不同CO2浓度下第15代褐飞虱提取总RNA结果

3．2 不同CO2浓度下第15代褐飞虱DGE结果与分析

4 讨论

第五章 总结与展望

1 结论

2 展望

参考文献

致谢