摘要
植食性叶螨分布非常广泛，是威胁我国农业生产的一类极为重要的害虫。它们具有广泛的寄主范围和差异化的取食偏好，即便是拥有较高抗虫性的番茄，也时常受到专食性伊氏叶螨的为害。专食性叶螨通常只对某一个科的寄主植物进行取食为害，而广食性叶螨虽然能取食多种类型的植物，但它们对不同的寄主植物也会有不同的表现和选择。然而叶螨对寄主植物选择性的机制至今还不清楚。 因此，本研究首先对我国不同地区和寄主植物上的叶螨进行了采样和鉴定，调查了田间叶螨种类的发生情况。然后根据调查结果，从中选择5种食性偏好有差异的叶螨，通过叶碟选择实验和Y型嗅觉仪生物学实验，探究了叶螨的嗅觉和味觉感受在叶螨寄主选择中的作用。最后，利用实验室前期测定的我国优势害螨——截形叶螨的全基因组，分析了可能参与味觉感受的基因家族和苦味受体基因，从分子层面探讨了叶螨进行寄主选择的遗传基础；并通过转录组测序分析了寄主转移过程中化学感受基因的表达调控。这些结果将为叶螨进行寄主识别和取食选择的研究提供参考。主要结果如下： 1.田间叶螨发生种类调查 对我国11个省市田间叶螨的采样与调查发现，田间最常见的叶螨种类是截形叶螨（32.35%）和红叶螨（23.53%），它们为害的寄主植物种类也是最多的，包含5种不同的寄主植物。然后，本研究对8个省份的83个截形叶螨样本和6个省份的38个红叶螨样本进行遗传多样性分析，结果发现截形叶螨COI基因总体单倍型多样性（Hd）为0.658，核苷酸多样性（π）为0.00275。随着玉米等作物的种植面积的增加，截形叶螨在北方地区不断扩张，成为北方地区的重要螨类。红叶螨COI基因总体单倍型多样性（Hd）为0.762，核苷酸多样性（π）为0.00448。遗传多样性最高的是贵州和甘肃种群，单倍型多样性（Hd）为0.667，核苷酸多样性（π）为0.00169。红叶螨在南方和北方的遗传多样性均高于截形叶螨，因此它不应被认定为入侵种，而是我国长期发生的叶螨种类。 2.叶螨对寄主的选择性 本研究推测叶螨的田间发生情况可能与其寄主选择有关。从田间调查结果中选择5种叶螨进行寄主选择实验以此来验证叶螨化学感受器的作用。叶碟选择性实验结果表明，专食性的伊氏叶螨偏好取食茄科植物（番茄、茄子）（P＜0.001），而其他四种广食性叶螨（截形叶螨、红叶螨、二斑叶螨绿色型、皮氏叶螨）均偏向取食豆科植物（菜豆）（P＜0.01），在此过程中叶螨主要依靠味觉来进行寄主选择。本研究利用Y型嗅觉仪实验来探究叶螨是否会通过嗅觉感受区分寄主与非寄主植物。结果发现5种叶螨的选择性无显著规律，也没有对豆科植物或茄科植物表现出任何显著性偏好（P＞0.05），进一步确定了味觉感受在叶螨寄主选择中的关键作用。主成分分析结果显示，伊氏叶螨与其它4种叶螨进行寄主选择行为的相似度低，3种较新种的叶螨（二斑叶螨、红叶螨和截形叶螨）聚为一簇，寄主选择的行为更接近，这可能与叶螨之间亲缘关系相一致。 3.截形叶螨中味觉相关基因的鉴定及差异表达基因的筛选 通过对截形叶螨全基因组的深入挖掘，本研究共鉴定到214个味觉受体（GRs）基因、18个离子受体（IRs）基因和53个上皮钠通道（ENaCs）基因。与果蝇相比，GRs和ENaCs基因发生了高度扩张。我们还通过同源比对共鉴定到20个苦味受体基因，可能在苦味识别中发挥重要作用。寄主转移试验发现，当截形叶螨从菜豆转移至番茄时，有23.8%的GRs基因和26.8%的ENacs基因进行上调表达；当截形叶螨从菜豆转移至茄子时，有11.2%的GRs，27.8%的IRs基因和30.2%的ENacs基因上调表达。这表明截形叶螨不同类型的味觉受体基因对寄主转移的响应不同。
NETL