嗜虫书虱磷化氢抗性种群化学通讯系统适合度代价及分子机理研究

Phosphine resistance of stored product insect often accopanies fitness costs such as declining in reproduction rate and survival. The intraspecific and interspecific chemical communication of insect was the basic guarantee for the survive and reproduction and it is an important topic for research population fitness costs. Liposcelis entomophila that is a kind of outbreak disaster pest in all the world will be studied in this project. Comparsion analysis chemcial communication system variations such as calling behavior, sex pheromone components, ratio and male response behaviors to sex pheromone between resistance and sensitive strain against phosphine and fitness costs analysis will be studied by traditional chemcial ecolgy methods. The variation of chemical communication sysytems of resistance and sensitive strain will be analyzed in order to confirm fitness costs on chemical communication in phosphine resistant population. The differents in transcript and expression level are researched by advanced transcriptomics and proteomics different technology. The molecular mechanism of chemical communication system fitness cost will be primary analyzed by bioinformatic software. The results are something of value in the theory and applied research in exploring the law of phosphine resistance development and its management strategy or controlling the stored grain booklice with sex pheromone.

储粮害虫对磷化氢的抗性常伴随着适合度的代价,主要表现为生殖率下降和存活力的下降。昆虫种间和种内的化学通讯是昆虫存活和繁殖的基本保障，是种群适合度代价研究的重要内容。本项目以世界性爆发成灾的害虫-嗜虫书虱为研究对象，拟采用常规的化学生态学的研究方法比较分析嗜虫书虱的磷化氢抗性品系和敏感品系的化学通讯系统如求偶行为、雌虫性信息素成分、比例和雄虫对信息素的行为反应的变异并分析其适合度代价，分析抗性品系和敏感品系及其杂交后代化学通讯系统的变化以确定抗性种群信息素通讯的适合度代价。利用高通量的蛋白组差异技术并结合生物信息学技术研究抗磷化氢品系与敏感品系基因在表达水平上的差异，利用生物信息学软件分析引起化学通讯系统适合度代价的分子机理。研究结果对探讨磷化氢抗性发展规律和治理策略及利用性信息素防治储粮书虱具有非常重要的理论意义和应用价值。

本项目研究了嗜虫书虱磷化氢抗性品系和敏感品系化学通讯系统的差异以及分子机理的研究。首先研究了亚致死剂量磷化氢熏蒸对嗜虫书虱种群发育影响，结果表明用 6 种亚致死剂量 PH 3 熏蒸对 F0 代嗜虫书虱的平均产卵量的抑制率分别达到 56.72%、49.47%、39.16%、22.89%、15.70%及 5.75%， 但随着饲养代数的增加， 对雌虫产卵抑制率逐渐降低. 说明亚致死剂量 PH3 熏蒸嗜虫书虱随着熏蒸世代的增加而逐步减弱. 亚致死剂量 PH 3 熏蒸对雌虫产卵具有一定的刺激作用. 对卵的孵化率的抑制效果差异不显著，几种亚致死剂量 PH 3 熏蒸对 F 2 代卵的孵化率差异不显著（P<0.05）. 在 LC 20 以下亚致死剂量对 3 个世代种群数量趋势指数影响差异不显著，高于 LC 20 以上的浓度对种群数量趋势指数影响差异显著（P<0.05）。研究了磷化氢抗性品系的嗜虫书虱存着着一定的适合度代价，例如产卵量下降、孵化率降低和羽化率降低，性比增加等。嗜虫书虱交配高峰期从雌虫羽化第3日开始，嗜虫书虱由雌虫发起求偶行为，并释放性信息素引诱雄虫，雄虫感受到性信息素，定向寻找雌虫，最终成功完成交配。对F0、F4、F6三代雌虫性信息素释放情况分析，发现三代雌虫性信息素释放高峰期未发生变化，均处于羽化后第3日；性信息素释放总量随抗性的增加而减少。分别将F0、F4、F6代雌虫及雌虫性信息素对不同抗性代雄虫的引诱能力进行比较，发现雌虫及雌虫性信息素对雄虫的引诱能力均随雌虫抗性的增加而下降。分别将F0、F4、F6代雄虫对不同抗性代雌虫及雌虫性信息素提取物的感受能力进行比较，发现雄虫对雌虫性信息素的感受能力均随雄虫抗性的增加而降低。结果表明亚致死剂量磷化氢对嗜虫书虱性信息素通讯系统具有抑制作用。对抗性倍数为864倍的嗜虫书虱与室内饲养84代的敏感品系进行了转录组的分析，结果表明：与信息素代谢有关的基因有关的6个差异的基因，基本与性信息素生物合成激活肽（PBAN）,说明嗜虫书虱性信息素的释放与鳞翅目昆虫性信息素合成的调控基本相似！