桃蛀螟对不同适合度寄主植物适应的分子机理

Apart from woody fruit plants, herbaceous field crops such as maize and soybean are also the host plants of Conogethes punctiferalis, and the larvae of which especially cause serious damage to maize in recent years. How could C. punctiferalis spread from fruit trees to corn plants, and what mechanisms do the larvae use to adapt different kinds of host plants? Why do different species of woody plants and herbaceous plant exhibit diverse host suitability to C. punctiferalis？To answer these scientific issues, the current project use some woody plants and herbaceous plant with different host suitability to C. punctiferalis as materials, study the salivary gland genes and midgut genes that may be related to the host suitability of C. punctiferalis using high flux transcriptome sequencing and bioinformatics analysis method. The adaptive mechanism of C. punctiferalis to different host plants will be revealed by the ecological, physiological and molecular biological techniques, and the important genes that involve in the host suitability of C. punctiferalis will be identified, some of which will be validated in expression level and function. The results will not only help to deeply understand the adaptive evolution of polyphagous pests to their host plants, but also explore potential effective targets for the development of new insect-resistant plant varieties using RNAi technology.

桃蛀螟的寄主既有木本植物果树又有草本植物玉米、大豆等农作物，尤其是近年来对玉米的为害呈加重趋势。桃蛀螟的为害何以能从果树蔓延至玉米，幼虫是通过何种机制来适应不同类型的寄主植物的？为什么不同种类的木本寄主植物和草本寄主植物对桃蛀螟的寄主适合性存在差异？为了回答这些科学问题，本项目以桃蛀螟分别在木本植物和草本植物中的适宜寄主和非适宜寄主为材料，采用高通量转录组测序和生物信息学分析等手段，研究桃蛀螟唾液腺和中肠中存在的可能与其寄主适合性相关的基因，并结合生态学、生理学及分子生物学等技术，揭示桃蛀螟对不同寄主植物的适应性机理，鉴定出与桃蛀螟寄主适应性相关的重要基因，并对其中的部分候选基因进行基因和蛋白水平的表达分析以及功能验证。研究结果不仅有助于深入了解多食性昆虫对寄主植物的适应性进化，还能为利用RNAi技术培育新型抗虫品种发掘潜在作用靶标。

桃蛀螟的寄主既有木本植物果树又有草本植物玉米、大豆等农作物，尤其是近年来对玉米的为害呈加重趋势。桃蛀螟的为害何以能从果树蔓延至玉米，幼虫是通过何种机制来适应不同类型的寄主植物的？为什么不同种类的木本寄主植物和草本寄主植物对桃蛀螟的寄主适合性存在差异？为了回答这些科学问题，本项目以桃蛀螟分别在木本植物和草本植物中的适宜寄主和非适宜寄主为材料，采用高通量转录组测序和生物信息学分析等手段，研究桃蛀螟体内存在的可能与其寄主适合性相关的基因，并结合生态学及分子生物学等技术，揭示桃蛀螟对不同寄主植物的适应性机理，鉴定出与桃蛀螟寄主适应性相关的重要基因，并对其中的部分候选基因进行基因和蛋白水平的表达分析以及功能验证。研究结果表明，桃蛀螟在寄主植物玉米和板栗上的幼虫存活率高、发育历期短、产卵量高，在棉花和桃上的存活率低、幼虫历期长，说明玉米和板栗对桃蛀螟的适合度相对较高，棉花和桃对桃蛀螟的适合度相对较低。转录组测序结果显示，当取食非适宜寄主时，桃蛀螟体内一些细胞色素P450单加氧酶、抗菌肽和羧酸酯酶等表达量升高。qRT-PCR结果显示，这些基因在幼虫中肠中的表达量显著高于其他组织，当利用基因干扰技术把这些基因干扰掉之后，桃蛀螟在其适宜寄主-玉米上的生长发育受到显著抑制。此外，这些基因在桃蛀螟适应常用化学杀虫剂氯虫苯甲酰胺、甲维盐和高效氯氟氰菊酯的过程中也发挥重要作用。在大肠杆菌中异源表达的抗菌肽蛋白，对玉米上病害病原物炭色长蠕孢菌和嘴突脐孢菌抑制作用较强。研究结果不仅有助于深入了解多食性昆虫对寄主植物的适应性进化，还能为利用RNAi技术培育新型抗虫品种发掘潜在作用靶标。