摘要
烟粉虱Bemisia tabaci是一种世界性的重大农业害虫，能够传播600多种植物病毒，被称作为“超级媒介昆虫”。其中，烟粉虱以半持久方式传播的瓜类褪绿黄化病毒（cucurbit chlorotic yellows virus，CCYV）近年来给瓜类等作物造成了严重的经济损失。因此，现在急需一种新型绿色防治方法来控制烟粉虱及其传播的植物病毒。防控植物病毒的关键是防治媒介昆虫，而昆虫共生菌在与昆虫长期的协同进化过程中，与宿主昆虫逐渐形成稳定的互惠互利的共生关系，共生菌与昆虫的许多生命活动都密切相关，也可以直接或间接地影响媒介昆虫对植物病毒的传播。然而，烟粉虱共生菌与烟粉虱及其传播的半持久性病毒CCYV之间存在的内在联系机理尚不清楚。本论文以Q型烟粉虱、次生共生菌Rickettsia和半持久性病毒CCYV为研究对象，利用超景深显微镜、刺吸电位技术（EPG）以及分子生物学等技术，研究Rickettsia对介体昆虫烟粉虱的适合度及其传播CCYV能力的影响。本论文以期明确共生菌在调控烟粉虱以及病毒传播中的作用，为介体昆虫及其所传播的植物病毒的防控提供新的治理思路。本文的研究内容和结果如下： （1）次生共生菌Rickettsia对寄主植物黄瓜防御反应的影响 感染和去除Rickettsia的烟粉虱种群取食黄瓜一定时间后，通过荧光定量检测黄瓜SA/JA途径关键基因的表达量，以明确Rickettsia对黄瓜防御反应的影响。结果表明Rickettsia明显抑制了SA途径相关基因NPR1、PR3和PAL，以及JA途径相关基因MYC、LOX2和AOS的表达量。通过检测了黄瓜防御酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）的活性，发现Rickettsia明显抑制了黄瓜PAL在3 d（P＜0.01）和5 d（P＜0.05）时活性，POD在3 d时酶活性显着下降（P＜0.05），而PPO在3 d和5 d时酶活性显着下降（P＜0.05）。同时，在检测黄瓜H2O2含量实验中，发现在1 d和3 d时处理组与对照组之间没有差异，而在5 d时Rickettsia明显降低黄瓜H2O2的含量（P＜0.05），这与上述酶活结果相一致。同时，检测了Rickettsia对黄瓜的营养物质的影响，结果表明，感染Rickettsia烟粉虱取食5 d后，可溶性蛋白质含量显着升高（P＜0.05），而可溶性糖含量则在1 d（P＜0.05）和3 d（P＜0.01）时显着升高。上述结果说明，感染Rickettsia烟粉虱取食会抑制寄主植物黄瓜的防御反应，并且Rickettsia提高黄瓜叶片内可溶性蛋白质和可溶性糖含量。 （2）次生共生菌Rickettsia对烟粉虱取食行为和生长发育的影响 利用刺吸电位技术（EPG）检测感染Rickettsia和去除Rickettsia的烟粉虱在黄瓜植株上取食行为的差异，结果表明，Rickettsia显着提高烟粉虱韧皮部总取食时间（P＜0.05），第1次刺探时间（P＜0.05）和胞内刺探总次数（P＜0.05），但显着减少韧皮部取食次数（P＜0.05）和唾液分泌次数（P＜0.05）。同时，观察记录了感染Rickettsia和去除Rickettsia的烟粉虱生长发育情况，结果发现Rickettsia显着提高烟粉虱存活率（P＜0.01）、产卵量（P＜0.001）和孵化率（P＜0.001），并且显着缩短烟粉虱卵和一龄若虫的发育时间（P＜0.0001），而二龄若虫（P=0.6592）、三龄若虫（P=0.7254）和四龄若虫（P=0.2365）发育时间的影响并不显着。以上结果表明，Rickettsia可以促进烟粉虱的取食和生长繁殖。 （3）次生共生菌Rickettsia对烟粉虱传播CCYV的影响 本研究通过转录组和qRT-PCR分析表明，当烟粉虱感染次生共生菌Rickettsia时，其体内与病毒传播相关的两种基因，锌指蛋白（zinc finger protein, ZFP）和核输出蛋白（export protein, XPO）表达量显着上调（P＜0.01）。干扰ZFP和XPO后，烟粉虱的获毒能力被减弱，ZFP沉默后烟粉虱在3 h（P＜0.01）和6 h（P＜0.05）的获毒量都显着下降，而XPO沉默后烟粉虱在3 h（P＜0.001）和6 h（P＜0.05）的获毒量也显着下降。上述结果表明，共生菌感染Rickettsia导致ZFP和XPO表达量升高，而ZFP和XPO增强烟粉虱对CCYV的获取能力。这些结果说明，烟粉虱次生共生菌Rickettsia通过操控ZFP和XPO表达水平来增强其传播CCYV的能力。 综上所述，本论文的研究明确了次生共生菌Rickettsia对烟粉虱的适合度以及其传播半持久性病毒CCYV能力的影响：烟粉虱次生共生菌Rickettsia通过削弱寄主植物的防御反应来增强烟粉虱的适合度和生长发育，进而提升烟粉虱的生存和适应能力，同时，Rickettsia通过操控烟粉虱体内ZFP和XPO基因表达水平来增强其传播CCYV的能力。
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