【摘要】：異色瓢蟲屬于鞘翅目瓢甲科,完全變態(tài)昆蟲;由于其具有適應性強、繁殖力強、壽命長、食性廣和取食量大等特點,常常被作為捕食性天敵昆蟲應用在生物防治的眾多領域。在自然界中,異色瓢蟲在秋冬季節(jié)感知到外界環(huán)境的變化后會產生滯育現(xiàn)象,從而達到趨利避害、安全越冬的目的。在實驗室內也可以通過模仿秋冬的環(huán)境條件,給予異色瓢蟲低溫和短光照的條件,誘導使其滯育。人為調控異色瓢蟲滯育具有重要的應用價值,但對于滯育過程的信號傳導和產生機制,尚不完全明確。光周期和溫度變化是刺激異色瓢蟲產生滯育的重要外部因素。外界環(huán)境的變化,尤其是光周期的變化,主要依靠生物鐘來感知和響應。生物鐘通過直接調控下游生理系統(tǒng),參與并驅動著從基因表達到個體行為的一系列節(jié)律反饋過程。異色瓢蟲的滯育行為也正是由生物鐘調控的。外界的光周期信號如何轉換為激素信號,進而導致相關部分的發(fā)育變化,最終表現(xiàn)出滯育行為層面的變化,這些問題目前還未有人對此進行相關的研究報道。我們就上面的問題展開了研究試驗。首先通過對異色瓢蟲雌成蟲生殖系統(tǒng)的解剖和Vg定量,研究了在20℃條件下,處于長光周期和短光周期的雌性異色瓢蟲的在發(fā)育層面的具體差異;然后通過轉錄組測序技術,對飼養(yǎng)在長光周期和短光周期條件下的異色瓢蟲雌成蟲一個完整的晝夜節(jié)律進行取樣,并進行轉錄組測序,由此得到了五類生物鐘基因在長短光周期條件下的表達量日節(jié)律;最后,通過對不同光周期的轉錄組樣本之間的差異表達基因的篩選,找到了可能在生物鐘信號到激素信號轉換過程中發(fā)揮作用的基因,并對其進行了定量PCR驗證,為后面的基因功能驗證打好了基礎。通過以上研究,我們取得了如下研究結果:1.20℃條件下,通過解剖發(fā)現(xiàn):處于長光周期的雌性異色瓢蟲在羽化后第6天呈現(xiàn)出卵巢發(fā)育的跡象,第9天在卵巢小管中就有發(fā)育成熟的卵粒了,而處于短光周期的雌性異色瓢蟲在羽化后第15天才呈現(xiàn)出卵巢發(fā)育的跡象。通過對Vg的定量PCR發(fā)現(xiàn):在長光周期條件下,異色瓢蟲雌成蟲的Vg表達量逐日上升,也就是卵黃原蛋白的積累量逐日遞增,而短光周期條件下雌性異色瓢蟲的卵黃原蛋白的積累并不像是長光周期下的逐日遞增,而是呈現(xiàn)出一種先上升后下降再上升的趨勢。2.通過轉錄組測序發(fā)現(xiàn):五大類生物鐘基因中,無論長短光周期,period和timeless會在夜間的表達量較高,而cycle、clock和cryptochrome 2會在白天的表達量較高。3.通過對不同光周期的轉錄組樣本之間的差異表達基因的篩選,我們找到了在神經信號傳導過程中用于在不同細胞間轉運多巴胺的VMAT(囊泡單胺轉運體),發(fā)現(xiàn)其可能在在生物鐘信號到激素信號轉換過程中發(fā)揮作用。綜上,我們研究得到了在20℃條件下,處于長光周期和短光周期的雌性異色瓢蟲的在發(fā)育層面的具體差異;又得到了五類生物鐘基因在長短光周期條件下的表達量日節(jié)律;并篩選出了可能在生物鐘信號到激素信號轉換過程中發(fā)揮作用的VMAT基因。這些將為推進異色瓢蟲的滯育機理的明晰奠定良好的基礎,也為異色瓢蟲的飼養(yǎng)與應用提供了滯育方面的理論參考。
【圖文】：

第一章 文獻綜述物鐘基因及其分子調控機制因表達到個體行為的一系列節(jié)律過程都是由生物鐘驅動的。生物參與生物鐘功能的核心部分。盡管生物鐘基因的組成在不同生在協(xié)同作用的分子機制上，所有生物的生物鐘是相似的（Tata我們對昆蟲生物鐘的認識主要來自果蠅的遺傳和分子研究。生組成部分是一個分子反饋回路，涉及多個基因。以果蠅為例，CLE （CYC）形成的異質二聚體會促進 period （per） 和 timel物鐘基因連鎖反饋環(huán)相關因子（clockwork orange [cwo]，Par-vrille [vri]，clock-controlled genes [ccg] 等）的轉錄，，PER 和 T異質二聚體，PER/TIM 二聚體會進入細胞核，并促進 CLK/C而抑制 CLK/CYC 二聚體的活力，降低其與 DNA 的親和力。CHROME

圖 2-1 20 ℃時異色瓢蟲各個齡期的生育歷期Fig. 2-1 The length of each stage of H. axyridis at 20 ℃2.3.2 通過解剖的方式得到的長短光周期下異色瓢蟲的卵巢發(fā)育情況統(tǒng)計如下圖所示，異色瓢蟲雌成蟲的生殖系統(tǒng)包括一對卵巢、兩根側輸卵管及一根開口于生殖孔的中輸卵管，中輸卵管的后端連接著由體壁內陷形成的交配囊、一個用于接受和儲存精子的受精囊和一對能分泌卵的保護物質的黏腺。
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S476.2

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本文編號：2680893