Wolbachia在烟粉虱种群分化与竞争取代中的作用及其机制

Wolbachia是广泛分布于节肢动物生殖组织的立克次体，可通过不同的机制调控宿主的生殖行为，其中胞质不亲合性是Wolbachia影响宿主最普遍和最显著的特征。烟粉虱是我国近年发生的最重要的入侵害虫之一，其中B/Q生物型因超强的竞争力而引起关注。本课题组的研究表明烟粉虱自然种群中普遍存在极高的Wolbachia感染率，而且B/Q生物型所携带的Wolbachia与非B/Q生物型的显著不同，因此我们推测Wolbachia可能在烟粉虱种群分化和竞争取代中发挥重要作用，但其作用机制尚不明确。该项目在此研究基础之上，拟通过开展一系列研究，主要包括微注射人工转染及烟粉虱纯系的构建、不同烟粉虱纯系间的杂交、胞质不亲合性分析、笼罩种群控制实验以及免疫荧光原位杂交等，旨在揭示Wolbachia在烟粉虱种群分化与竞争取代中的作用及其机制，对于烟粉虱的种群调节及其控制具有重要的科学意义和潜在的应用价值。

Wolbachia 是广泛分布于节肢动物生殖组织的立克次体，可通过不同的机制调控宿主的生殖行为，其中胞质不亲合性是Wolbachia 影响宿主最普遍和最显著的特征。烟粉虱是我国近年发生的最重要的入侵害虫之一，其中B型烟粉虱被称为“超级害虫”。本课题组已有的研究证实烟粉虱自然种群普遍存在极高的Wolbachia 感染率，而且B/Q 生物型所携带的Wolbachia 与非B/Q 生物型的显著不同，因此我们推测Wolbachia 可能在烟粉虱种群分化和竞争取代中发挥重要作用，但Wolbachia对宿主的作用机制及能否被用于烟粉虱的种群控制尚无实验证据的支持。本项目通过开展一系列的研究，获得了如下重要的研究结果：（1）通过抗生素处理除去烟粉虱体内的Wolbachia，建立了一套优化的构建烟粉虱纯系的基础研究体系；（2）通过烟粉虱纯系间的生物杂交实验，证明Wolbachia可诱导烟粉虱产生完全单向胞质不亲和；（3）确立了一种通过伪蛹（四龄若虫）显微注射的Wolbachia人工转染技术方法；（4）通过显微注射人工转染方法、PCR分子检测以及原位杂交（FISH）技术，成功建立了2个跨目Wolbachia转染烟粉虱纯系，即转染wSgu株系和wCce株系的烟粉虱纯系；（5）通过自然感染与转染wSgu的烟粉虱纯系间的生物杂交实验，证明wSgu可诱导烟粉虱产生双向胞质不亲和；（6）通过释放转染wSgu的烟粉虱雄虫，并进行笼罩实验，表明所释放的雄虫具有导致靶标烟粉虱种群灭绝的潜力。本项目为阐明Wolbachia的作用机制以及为利用Wolbachia控制烟粉虱种群提供了重要的证据。本项目的实施所产生的大量数据的一部分已正式发表或已整理完成待发表，但尚有部分数据仍在继续收集。本项目重点资助了博士研究生2名,还部分资助了硕士研究生4名和其他研究生4名。本项目的完成为后续进一步的研究奠定了扎实的基础。