隨著全球貿(mào)易化的加劇,外來入侵物種對農(nóng)林業(yè)、生態(tài)環(huán)境及人類健康安全的威脅日益嚴重,明確其入侵機制對于預警監(jiān)測和有效控制具有重要意義。成功入侵與入侵種的入侵性、入侵地生態(tài)系統(tǒng)的敏感性即可入侵性,以及傳入過程密切相關(guān)。當聚焦到入侵種本身時,科學家們普遍認為入侵物種的成功入侵與其自身優(yōu)勢特性相關(guān),即“內(nèi)在優(yōu)勢假說”。然而,對大量入侵昆蟲而言,哪些特性能賦予其入侵性尚無定論。蘋果蠹蛾是世界范圍內(nèi)的入侵害蟲,嚴重威脅全球蘋果、梨等水果的安全生產(chǎn),然而其全球入侵擴散的分子機制尚不清楚。本課題組前期完成了蘋果蠹蛾全基因組測序與組裝工作,本論文基于蘋果蠹蛾基因組數(shù)據(jù)及可獲得的入侵物種基因組,通過數(shù)據(jù)庫平臺構(gòu)建、比較基因組分析、機器學習以及化學生態(tài)學研究方法:首先構(gòu)建了入侵物種基因組數(shù)據(jù)庫“InvasionDB”;基于InvasionDB,分析了以蘋果蠹蛾為代表的入侵昆蟲共同的基因組特征,首次構(gòu)建了機器學習分類器對昆蟲入侵性進行定性判斷,并提出入侵指數(shù)來定量評估昆蟲入侵性;重點針對在蘋果蠹蛾入侵過程中起重要作用的化學感受相關(guān)基因家族,進行了比較分析;并側(cè)重對其中發(fā)生擴張的一對關(guān)鍵基因（CpomOR3a和... 

【文章頁數(shù)】：154 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 文獻綜述
    1.1 入侵昆蟲基因組測序現(xiàn)狀
        1.1.1 入侵昆蟲基因組測序及動態(tài)
        1.1.2 入侵昆蟲基因組質(zhì)量評估
        1.1.3 入侵昆蟲基因組文章
    1.2 基因組數(shù)據(jù)揭示昆蟲入侵機制
        1.2.1 基因或基因家族與昆蟲入侵性
        1.2.2 轉(zhuǎn)座子/重復序列與昆蟲入侵性
        1.2.3 非編碼RNA與昆蟲入侵性
    1.3 基因組研究助力害蟲防控新技術(shù)/新產(chǎn)品開發(fā)
        1.3.1 基因組研究助力RNAi防治技術(shù)
        1.3.2 基因組研究助力SIT防治技術(shù)
        1.3.3 基因組研究助力化學生態(tài)防治技術(shù)
        1.3.4 基因組研究助力物理防治技術(shù)
    1.4 利用組學數(shù)據(jù)研究昆蟲入侵性前景
    1.5 本研究目的、意義及內(nèi)容
        1.5.1 研究目的及意義
        1.5.2 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
第二章 入侵物種基因組數(shù)據(jù)庫構(gòu)建
    2.1 材料與方法
        2.1.1 InvasionDB數(shù)據(jù)庫開發(fā)環(huán)境
        2.1.2 數(shù)據(jù)收集
        2.1.3 重要基因家族鑒定
        2.1.4 非編碼RNA鑒定
    2.2 結(jié)果
        2.2.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)
        2.2.2 物種信息
        2.2.3 基因家族分析
        2.2.4 非編碼RNA(ncRNAs)
        2.2.5 搜索功能
        2.2.6 基礎(chǔ)比對功能 (BLAST)
        2.2.7 基因組可視化功能
        2.2.8 下載功能
        2.2.9 其他數(shù)據(jù)庫鏈接
    2.3 討論
第三章 利用機器學習方法評估昆蟲入侵性
    3.1 材料與方法
        3.1.1 基因組下載與物種選擇
        3.1.2 全基因組基因家族鑒定
        3.1.3 重構(gòu)系統(tǒng)發(fā)育樹
        3.1.4 分化時間評估
        3.1.5 基因家族擴張與收縮分析
        3.1.6 基因組特征比較分析
        3.1.7 入侵昆蟲共同擴張基因家族鑒定
        3.1.8 入侵性相關(guān)基因家族與擴張指數(shù)
        3.1.9 入侵指數(shù)公式
        3.1.10 應(yīng)用入侵指數(shù)公式評估昆蟲入侵性
        3.1.11 利用機器學習算法對入侵性進行分類
    3.2 結(jié)果
        3.2.1 選擇37個入侵物種和7個非入侵物種
        3.2.2 基因組的一般特征與入侵性
        3.2.3 入侵性相關(guān)基因家族鑒定
        3.2.4 入侵指數(shù)公式構(gòu)建
        3.2.5 利用機器學習算法對昆蟲入侵性進行分類
    3.3 討論
第四章 蘋果蠹蛾化學感受相關(guān)基因家族的鑒定及進化分析
    4.1 材料與方法
        4.1.1 數(shù)據(jù)來源
        4.1.2 基因家族的鑒定
        4.1.3 系統(tǒng)進化分析
    4.2 結(jié)果
        4.2.1 蘋果蠹蛾化學感受功能相關(guān)基因家族鑒定
        4.2.2 蘋果蠹蛾氣味結(jié)合蛋白基因家族的鑒定及進化分析
        4.2.3 蘋果蠹蛾氣味受體的鑒定及進化分析
        4.2.4 蘋果蠹蛾味覺受體的鑒定及進化分析
        4.2.5 蘋果蠹蛾離子型受體的比較基因組學分析
    4.3 討論
第五章 蘋果蠹蛾CpomOR3基因拷貝及功能驗證
    5.1 材料與方法
        5.1.1 供試昆蟲
        5.1.2 RNA提取及cDNA合成
        5.1.3 CpomOR3a 和 CpomOR3b 基因序列比對、染色體定位及表達量分析
        5.1.4 熒光原位雜交試驗
        5.1.5 CpomOR3a 和 CpomOR3b 基因功能分析
        5.1.6 RNA干擾試驗
        5.1.7 Y型嗅覺儀試驗
        5.1.8 觸角電位檢測
    5.2 結(jié)果
        5.2.1 CpomOr3a和CpomOr3b序列相似性分析及染色體定位
        5.2.2 CpomOR3a和CpomOR3b表達譜
        5.2.3 CpomOR3a和CpomOR3b在成蟲觸角中的共定位
        5.2.4 CpomOR3a和CpomOR3b功能研究
    5.3 討論
第六章 全文總結(jié)與展望
    6.1 全文主要結(jié)論
    6.2 本文主要創(chuàng)新點
    6.3 下一步工作展望
參考文獻
附錄
致謝
作者簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Non-coding RNAs and Their Roles in Stress Response in Plants[J]. Jingjing Wang,Xianwen Meng,Oxana B.Dobrovolskaya,Yuriy L.Orlov,Ming Chen.  Genomics,Proteomics ＆ Bioinformatics. 2017(05)
[2]昆蟲基因組及數(shù)據(jù)庫研究進展[J]. 尹傳林,李美珍,賀康,丁思敏,郭殿豪,席羽,李飛.  環(huán)境昆蟲學報. 2017(01)
[3]蘋果蠹蛾在中國的擴散與危害[J]. 徐婧,劉偉,劉慧,吳立峰,張潤志.  生物安全學報. 2015(04)
[4]遺傳控制技術(shù)在實蠅類害蟲中的研究進展[J]. 武強,呂志創(chuàng),張桂芬,嚴盈,劉桂清,李建偉,王玉生,蔡玉音,萬方浩.  生物安全學報. 2015(02)
[5]Electroantennogram responses of an invasive species fall webworm（Hyphantria cunea） to host volatile compounds[J]. TANG Rui 1,2,SU MaoWen 1,2 ＆ ZHANG ZhongNing 11 State Key Laboratory of Integrated Management of Pest Insects and Rodents,Institute of Zoology,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China;2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China.  Chinese Science Bulletin. 2012(35)
[6]蘋果蠹蛾Cydia pomonella（L.）[J]. 張潤志.  應(yīng)用昆蟲學報. 2012(01)
[7]中國入侵生物學學科的構(gòu)建與發(fā)展[J]. 萬方浩,嚴盈,王瑞,楊國慶.  生物安全學報. 2011(01)
[8]蘋果蠹蛾在我國西北發(fā)生危害情況[J]. 秦曉輝,馬德成,張煜,李廣華,王培.  植物檢疫. 2006(02)
[9]蘋果蠹蛾（Carpocapsa pomonella L.）在我國的新發(fā)現(xiàn)[J]. 張學祖.  昆蟲學報. 1957(04)

碩士論文
[1]利用組學數(shù)據(jù)檢測昆蟲的抗藥性和入侵性[D]. 羅嘉鵬.南京師范大學 2018



本文編號：3710391