球孢白僵菌不同菌株对西花蓟马的侵染和分子响应机制

摘要

世界性害虫西花蓟马（Frankliniella occidentalis(Pergande)），对世界各地蔬菜和花卉造成巨大的经济损失。球孢白僵菌在昆虫生物防治中应用广泛，而球孢白僵菌不同菌株对昆虫的致病力存在差异。
　　采用传统的显微观察方法，结合昆虫病理学和现代分子生物学（qRT-PCR）技术，探究球孢白僵菌不同菌株对西花蓟马致病力存在差异的机制。采用1.08个/mL分生孢子的不同致病力球孢白僵菌（BbYT11菌株与BbYT12菌株对西花蓟马接种5天的校正死亡率为47.27％与83.29%）侵染西花蓟马成虫，观察球孢白僵菌侵染西花蓟马过程中表面侵染及体内侵染行为变化，如分生孢子萌发、侵染钉形成和穿透等阶段的差异。研究结果显示，BbYT12菌株的分生孢子萌发、穿透速率等侵染行为显著高于BbYT11菌株（8h分别为100.00%，82.26%与70.31%与12.50%），西花蓟马体内的虫菌体及菌丝出现也早于BbYT11菌株（虫菌体出现分别为12h与18h）。BbYT11菌株与BbYT12菌株侵染西花蓟马体内后均可在西花蓟马体内定殖产生大量的虫菌体与菌丝，可以成功侵染脂肪体、马氏管、消化道及生殖系统等内部组织。
　　利用 qRT-PCR检测了不同致病力球孢白僵菌菌株在侵染西花蓟马过程中相关酶基因（CYP5293A、Beauvericin、Atuophage、Pdr5、Protease、P45052、Glucansythase、Pdr2、Cytochromec及P450）表达的差异性。CYP5293A、Beauvericin、Atuophage、Pdr5、Protease、P45052、Glucansythase基因的表达量随着侵染的加剧明显上升, Beauvericin的表达变化最为明显，成虫的表达量是对照种群的35.98倍。
　　1.08个/mL球孢白僵菌不同致病力菌株侵染西花蓟马成虫后，其体内的小分子物质（乙酰胆碱酯酶）的含量以及体内的保护酶（超氧化物岐化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶）与解毒酶（羧酸酯酶、多功能氧化酶）有一定的相关性。在球孢白僵菌在西花蓟马体内定殖发展的高峰期（18h-24h），也是西花蓟马的抵御的关键时期，各个酶活力较高。同时发现发现致病力较强的球孢白僵菌菌株引发的酶活力高于低毒力菌株的酶活力，表明西花蓟马体内各个酶活力的变化与球孢白僵菌菌株的毒力强弱存在联系。
　　球孢白僵菌能成功侵染西花蓟马的生殖系统，因此利用两性生命表方法研究球孢白僵菌侵染西花蓟马对亲代及其F1代种群的影响，进一步明确球孢白僵菌对西花蓟马种群数量的控制作用。球孢白僵菌处理西花蓟马成虫与蛹后，亲代的寿命与产卵量大幅下降，F1代的卵期与预蛹期延长，其它龄期的发育时间明显缩短，雌虫的存活率与产卵量大幅下降。F1代的内禀增长率（rm）和净增值率（R0）明显低于对照组（分别为0.133，0.151和0.178；10.299，15.536和65.709），种群的生命期望值与生殖值降低，表明球孢白僵菌侵染西花蓟马可致使其种群增长潜力明显减小。
　　本研究以球孢白僵菌不同致病力的菌株与西花蓟马为对象，明确了在侵染过程中引起不同致病力差异的关键阶段，解析了与致病力差异相关的基因；同时探究了球孢白僵菌菌株侵染西花蓟马的侵染过程及对西花蓟马亲代及F1代种群数量的影响。此外，被侵染西花蓟马体内生理反应与侵染中球孢白僵菌相关酶基因表达量也产生相应的变化，从侵染行为、病理学及分子生物学水平上系统全面的研究了球孢白僵菌不同菌株对与西花蓟马致病力产生差异的主要环节及主要相关酶基因，同时发现球孢白僵菌侵染西花蓟马可致使其种群增长潜力明显减小。本研究结果将有助于说明球孢白僵菌侵染西花蓟马致病力差异产生的原因，为进一步剖析球孢白僵菌与西花蓟马之间的相互作用，并为制定该害虫的生物防治策略提供理论依据。