摘要
克氏原螯虾是全球性的水生外来入侵物种，对我国的农业、生态环境和生物多样性等领域造成了严重的破坏和威胁。克氏原螯虾在我国的分布较广，扩散速度较快，且目前物理阻隔、化学药物防治等手段无法有效限制其扩散。因此，寻求高效、环保及具有针对性的防治手段已成为当前研究的重点。生物性信息素防治有害生物是目前主流的技术手段之一，主要应用于农林害虫及陆生入侵物种防治，而应用于水生入侵物种研究相对较少，关于水生入侵物种性信息素组成成分资料匮乏，亟需加强水生入侵动物的性信息素研究为后续的防治奠定基础。 本研究以性信息素为主线，结合行为学、电生理学及组学技术，综合分析雌性克氏原螯虾性信息素有效活性成分及雌雄个体间对性信息素信号感受的差异机制，揭示其化学信号通讯机制，进而为后续的克氏原螯虾防治研究提供数据基础。本研究主要探究以下内容：（1）雌性克氏原螯虾活性性信息素的分离鉴定；（2）异性个体大触角对不同刺激物的敏感性差异；（3）繁殖期内，异性个体大触角内差异表达基因及其信号通路的差异。研究结果如下： （1）采用半制备液相分离技术（Semipreparativehighperformanceliquidphase，Semipreparative-HPLC）将雌性克氏原螯虾活性代谢水中（截留液样品）进一步细分为6个片段。行为学结果表明分离不同片段中只有第6片段（PFF6）能够显著吸引雄性克氏原螯虾（P＜0.05）且诱导其产生求偶性行为。 （2）采用液相色谱串联质谱法（UHPLC-MS/MS）技术进一步测定雌雄克氏原螯虾制备片段6内具体物质，比较两性样品间显著差异代谢物。代谢组学分析结果显示，从雌、雄两组中共鉴定出472种代谢产物，包含18种差异代谢物（DMs）（P＜0.05），其中通过正、负离子模式共发现15种DMs在雌性中显著上调，3种在雄性中显著上调。 （3）本实验从18种DMs中选取6种内源性且对克氏原螯虾无害的DMs，包括顺式己二烯二酸（Cis,cis-muconicacid），美雌醇（Mestranol），2-羟基吡啶（2(1h)-pyridinone），肌酐（Creatinine），无水肌酸（Creatine），吲哚-3-乙腈（Indole-3-acetonitrile）用于行为学实验。结果表明6种DMs中只有美雌醇能够显著吸引雄性克氏原螯虾而无法吸引雌性（P＜0.05）。此外，本实验测定了不同浓度美雌醇对雄性克氏原螯虾的吸引效果，结果显示美雌醇的有效吸引浓度为10-5-10-2mol/L，且吸引力随浓度上升而增强。 （4）采用触角电位仪（Electroantennography，EAG）测定选取的8种刺激物（除上述6种DMs外，还包含雌性克氏原螯虾代谢水原液及二甲基亚砜）对异性克氏原螯虾大触角的刺激电位差异。结果显示8种刺激物对雌雄克氏原螯虾大触角均具有一定刺激性，雄性克氏原螯虾对其中7种刺激物所产生的电位值均显著高于雌性（除顺式己二烯二酸外）。采用配对样本t检验方法（PairedSamplet-test）分别统计雌性和雄性克氏原螯虾组内的刺激电位，结果显示雌雄个体对二甲基亚砜溶解性刺激物（二甲基亚砜、美雌醇及吲哚-3-乙腈）所产生的电位值均无显著性差异。 （5）采用定量等浓度的美雌醇分别刺激雌雄克氏原螯虾大触角，并通过转录组测序技术（RNA-Seq）分析雌雄个体大触角内的差异表达基因（Differentlyexpressiongenes,DEGs）。结果显示，两组间共筛选出8192个DEGs，其中大部分在雄性组别中上调。基因功能注释结果显示，从雌雄两组内共发现5种化感受体或酶，包括离子型受体（Ionotropicreceptors，IRs），嗅觉受体（Olfactoryreceptors，ORs），瞬时电位感受通道（Transientreceptorpotentialcationchannels，TRPchannels），味觉受体（Gustatoryreceptors，GRs）及性信息素合成酶（Pheromoneprocessingcarboxypeptidase），但所发现的化感受体在雌雄两组间的表达量均无显著性差异。 基因富集结果显示，在前30条富集通路中，DEGs主要富集至信号转导及脂类代谢相关通路。本实验分析cAMP信号通路（cAMPsignalingpathway）结果显示大量DEGs富集至离子转运相关的蛋白或酶；共有16个DEGs富集至钙离子结合蛋白（CaM），11个富集至钙离子转运ATP酶（PMCA），10个富集至钠钾泵（ATP）。结果表明cAMP信号通路内。 本研究表明美雌醇是雌性克氏原螯虾性信息素的主要活性组分；雌雄克氏原螯虾大触角受性信息素刺激后的化学感受差异主要由离子转运活性造成，且脂类物质参与介导克氏原螯虾大触角离子信号转导的相关途径。同时，本研究也为后续水生外来入侵生物的防治提供了参考思路和理论依据。
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