烟粉虱生物型竞争取代与双生病毒间的互作基础研究

本项目以经济危害性强的烟粉虱为研究对象，以其生物型取代和传播双生病毒病为立项基础，研究Q型、B型烟粉虱在健康和感染双生病毒植株上的适合度及生物学特性差异；Q型、B型烟粉虱在感染双生病毒寄主上的竞争趋向及在染毒寄主植株上取食后，再转到健康植株上生长发育，该两种生物型在与双生病毒互作中的竞争取代关系；采用EPG技术研究两种生物型烟粉虱对染毒植株的刺探取食特性，研究明确其与感染和传播双生病毒TYLCV的关联及效率；研究Q型和B型烟粉虱在染毒植株上取食后体内解毒酶系的活性变化，并比较两生物型烟粉虱获得和传播双生病毒的效率差异；取食携带病毒的寄主对烟粉虱体内传毒相关蛋白的诱导表达作用，明确两种生物型烟粉虱对染毒植物的响应及传播病毒中对其生物型间竞争取代的影响。研究结果可为揭示双生病毒在烟粉虱不同生物型的竞争取代过程中的作用及影响提供科学依据，且对于生产上防治"超级害虫"烟粉虱具有重要的指导意义。

烟粉虱是入侵我国的重大农业害虫，其传播的双生病毒TYLCV给我国番茄生产带来了严重的经济损失；烟粉虱众多生物型（隐种）中，B型和Q型是我国为害最严重的两个种类，目前Q型烟粉虱取代了B型烟粉虱成为我国大部分地区的优势生物型，但烟粉虱B和Q型之间的竞争取代与其传播的双生病毒TYLCV之间的互作关系尚不明确。针对这个科学问题，本项目于2012-2015年研究了烟粉虱B和Q型在带毒寄主植物上的生长发育特性、竞争取代、传播双生病毒特点以及烟粉虱携带后生理生化变化及对传毒相关蛋白的诱导表达等，取得的主要进展如下。第一，感染TYLCV对Q型烟粉虱的生长发育比B型烟粉虱更有利：双生病毒TYLCV侵染番茄后提高了Q型烟粉虱在番茄上的存活率、产卵量等适合度参数，但降低了B型烟粉虱的适合度；将健康和带毒烟粉虱饲养在TYLCV非感染寄主棉花上，发现携毒B型烟粉虱较未携毒B型烟粉虱的存活率、产卵量均显著下降，体长明显变短，说明TYLCV对B型烟粉虱的生长发育呈现不利作用，对Q型烟粉虱则表现中性作用；B和Q型烟粉虱的竞争取代研究发现B型烟粉虱在健康和感染TYLCV的番茄上均能替代Q型烟粉虱，在健康番茄上需要5代替代Q型，但在感染TYLCV番茄上的替代速度比健康番茄上更慢，需要6代。第二，烟粉虱B和Q型对TYLCV的传播特性存在差异，且TYLCV影响B和Q型烟粉虱的取食行为：传毒特性发现Q型烟粉虱雌虫比Q型烟粉虱雄虫、B型烟粉虱雌虫和B型烟粉虱雄虫对TYLCV的获毒和传毒能力更强，整体上Q型烟粉虱传毒能力高于B型；EPG研究表明TYLCV能以间接和直接方式修饰B型和Q型烟粉虱的取食行为，TYLCV感染能促进烟粉虱唾液分泌进而促进病毒的快速传播，且Q型烟粉虱在取食行为上表现出较B型烟粉虱更高的适应性和传毒优势。第三，感染TYLCV影响了烟粉虱体内酶活性及其传毒相关蛋白的表达量：烟粉虱携带病毒后，其体内的解毒酶和保护酶活性均有升高；烟粉虱感染TYLCV后可诱导其体内传毒相关蛋白GroEL的表达量升高，B和Q型烟粉虱中GroEL基因及其表达量均存在差异，可能是B和Q型烟粉虱传毒效率存在显著差异的原因之一。本项目研究结果揭示了双生病毒与烟粉虱互作特性及其在烟粉虱生物型取代中的作用，也生产上防治“超级害虫”烟粉虱提供理论依据。