草间钻头蛛对CO2浓度升高和Wolbachia感染互作的响应及机制研究

More and more people pay attention to the increase of atmospheric CO2 concentration. The effects of elevated CO2 concentration on the reproduction, fitness, predation, nutrient composition and enzymes(digestive enzymes, protective enzyme and detoxifying enzymes) activities of Hylyphantes graminicola will be investigated in climate chambers with two different concentrations of CO2 (low, 370 ppm and high, 750 ppm); The transcriptomes will be determined and the differentially expressed genes will be found from four treatment combinations of H. graminicola under two different CO2 concentrations and Wolbachia infection (un-infection) by using high-throughput sequencing. The candidate genes response for the interactions of elevated CO2 concentrations and Wolbachia infection will be cloned by RACE. The expression and regulation of candidate genes will be assessed by using qRT-PCR and Western blot to reveal the molecular mechanism of H. graminicola responding to the elevated CO2 concentration and Wolbachia infection..This project will open up new ideas for studying the mechanism of animals responding to elevated CO2 and will enrich the theoretical researches of how Wolbachia and elevated CO2 concentration impacting on the predatory natural enemies. It will also provide the theoretical basis for the protection and utilization of dominant species of spiders in the farmlands.

大气CO2浓度升高越来越被人类关注。本项目拟采用CO2人工气候箱设置370 ppm（低）和750 ppm（高）2个CO2浓度，探讨CO2浓度升高和Wolbachia感染互作对农田优势种蜘蛛草间钻头蛛的生殖、适合度、捕食功能反应、体内营养物质含量以及消化酶、保护酶和解毒酶活性等生理、生化特性的影响；利用高通量测序技术测定不同CO2浓度和Wolbachia感染与否的4个处理组合下草间钻头蛛的转录组，找到不同处理组合下差异表达的基因，克隆获得引起响应的候选基因，通过qRT-PCR和Western blot检测候选基因的表达和调控，揭示草间钻头蛛对CO2 浓度升高和Wolbachia感染响应的分子机制。本项目将为研究动物应对CO2浓度升高的响应机制开辟新的思路，丰富Wolbachia和CO2浓度升高在捕食性天敌领域的理论研究，为农田优势种蜘蛛的保护与利用供理论依据。

大气CO2浓度不断升高对生态环境的影响受到人们广泛关注，内共生菌Wolbachia对节肢动物宿主的生长发育和生殖等存在重要影响。本研究以棉田优势蜘蛛草间钻头蛛为对象，设置4个处理组合（W-400 ppm、W- 800 ppm、W+400 ppm和W+ 800 ppm），研究了Wolbachia感染和CO2浓度升高2种因素的协同作用对草间钻头蛛生长发育和繁殖的影响。同时，研究了不同处理组合草间钻头蛛的转录组和胁迫相关基因表达的差异。旨在从分子水平上探讨这2种因素及协同作用对草间钻头蛛的影响及机制。本研究的主要研究内容和结果如下：.1. CO2浓度升高和Wolbachia感染的协同作用对草间钻头蛛生长发育和繁殖的影响。草间钻头蛛感染Wolbachia后，雌蛛和雄蛛发育总历期显著缩短（P <0.01）。CO2浓度升高和Wolbachia感染的协同作用使草间钻头蛛头胸甲长和宽显著降低（P < 0.05）。CO2浓度升高、Wolbachia感染及其协同作用对草间钻头蛛的体重、性比、净增值率均无影响（P > 0.05）。.2. CO2浓度升高和Wolbachia感染的协同作用对草间钻头蛛体内营养物质含量和相关酶活力的影响。CO2浓度升高感染Wolbachia雌蛛体内总氨基酸含量显著上升（P < 0.0001）。高CO2浓度、Wolbachia感染及二者的协同作用都能显著提高蛋白浓度、淀粉酶和过氧化物酶活力（P < 0.05）。.3. CO2浓度升高和Wolbachia感染的协同作用对草间钻头蛛转录组和胁迫相关基因表达的影响。转录组测序结果表明，CO2浓度升高共引起84个基因差异性表达，其中74个DGEs表达量上调，10个DGEs表达量下调。CO2浓度升高和Wolbachia感染的协同作用显著影响草间钻头蛛的代谢和催化过程。与CO2浓度升高和Wolbachia感染胁迫相关的7个基因在表达量的变化与转录组测序中表达量变化趋势一致,说明草间钻头蛛体内胁迫相关基因的表达量发生了显著变化以适应CO2浓度升高和Wolbachia感染。.开展CO2浓度升高和Wolbachia感染互作对草间钻头蛛的影响研究，不仅可以探索二者互作对草间钻头蛛生殖的调控作用和繁殖的影响及机理，丰富CO2浓度升高和Wolbachia感染在捕食性天敌领域的理论研究，而且可为蜘蛛的保护与利用提供理论依据。