棉花害虫对有毒物适应及取食诱导棉花防御.ppt

各位老师同学下午好,昆虫生理毒理实验室：昆虫毒理学昆虫生理学昆虫病理学农药环境毒理学,中国农业大学,农学与生物技术学院,昆虫学系,主要研究方向,害虫抗药性的机制及其治理杀虫药剂新分子靶标探索与利用农药环境污染的生物化学和分子标记化学防治与其他防治方法协调技术害虫取食诱导植物防御（侧重与害虫耐药性的关系）,棉花害虫,蔬菜害虫,水稻害虫,小麦害虫,卫生害虫,棉花害虫对有毒物质适应及取食诱导的棉花防御,科学价值和意义,协同进化是生物界物种间的一种普遍现象，例如：昆虫植物，真菌植物，细菌植物的相互关系等。明确昆虫植物的关系、植物害虫天敌的关系是害虫治理的关键环节。化学关系在昆虫和植物间的共同进化中起着重要的作用。,一、棉花害虫对有毒物质适应的生理生化及分子机制,低温,高温,食物,干旱,农药,害虫对有毒物质适应的生物化学和分子机制,害虫猖獗的机制,IPM,棉铃虫对植物次生物质的适应,植物次生物质对棉铃虫谷胱甘肽转移酶的诱导作用,植物次生物质诱导棉铃虫种群选育,棉铃虫GSTs组织分布、亚细胞分布和发育期变化,棉铃虫GSTs组织分布,midgut,fatbody,head,integument,棉铃虫5龄幼虫GSTs亚细胞分布,棉铃虫GSTs活性发育期变化规律,发育阶段,DevelopmentalStages,植物次生物质对棉铃虫GSTs的诱导作用,寄主植物对棉铃虫GSTs的诱导作用INDUCTIONOFHOSTPLANTSONGSH-S-TRANSFERASEACTIVITY,植物次生性物质对棉铃虫GSTs活性的诱导作用,1：人工饲料,2：十三烷酮,3：芸香苷,4：槲皮素,植物次生性物质对棉铃虫GSTs活性的诱导作用（相对活性）,相对活性,槲皮素诱导棉铃虫GSTs活性增加时间动力学InductionofGSTsby0.01%quercetindependentontimeinCBW,induction,control,槲皮素对棉铃虫GSTs的诱导作用INDUCTIONOFQUECERTINONGSH-S-TRANSFERASEACTIVITY,2-十三烷酮对棉铃虫GSTs的诱导作用INDUCTIONOF2-TRIDECANONEONGSH-S-TRANSFERASEACTIVITY,植物次生物质诱导棉铃虫GSTs活性发育期变化规律,棉铃虫3龄幼虫GSTs亚细胞分布,细胞碎片,上清液,微粒体,线粒体,十三烷酮,芸香苷,槲皮素,对照,棉铃虫GSTs纯化,棉铃虫品系,解剖中肠,凝胶过滤层析,冻干浓缩,匀浆,差速离心,亲和层析,微量制备电泳,105,000g上清液,棉铃虫GSTs的纯化,-SG,-SG,-SG,-SG,-SG,-SG,-SG,GSH-琼脂糖亲和柱(110cm),22mM,pH7.0,磷酸盐缓冲液洗脱至280nm无蛋白质流出，再用0.05MTris-HCl缓冲液（pH9.6,含5mMGSH）洗脱释放GSTs,棉铃虫GSTs亲和层析,棉铃虫GSTs亲和层析纯化倍数,纯化倍数,棉铃虫对植物次生物质代谢,植物次生物质诱导后棉铃虫中肠GSTs对植物次生物质的代谢,表中同列数据后相同的小写字母表示植物次生物质诱导对棉铃虫中肠GSTs代谢植物次生物质的影响差异不显著（P0.05）。,植物次生物质诱导后棉铃虫脂肪体GSTs对植物次生物质的代谢,表中同列数据后相同的小写字母表示植物次生物质诱导对棉铃虫脂肪体GSTs代谢植物次生物质的影响差异不显著（P0.05）。,植物次生物质对棉铃虫GSTs基因诱导表达,Markermidgutfatbodycontrol,槲皮素对棉铃虫中肠和脂肪体GSTs基因的诱导表达,植物次生物质对棉铃虫GSTmRNA相对表达量的诱导作用,植物次生物质对棉铃虫P450的诱导作用,棉铃虫P450sO-脱甲基活性的测定方法学,建立了用气相色谱法检测棉铃虫细胞色素P450sO-脱甲基活性的方法灵敏度高，重复性较好,对硝基酚标准品,中肠反应体系,脂肪体反应体系,棉铃虫P450含量测定方法规范,一步离心,两步差速离心,CO与还原型P450结合需要一定时间,2-十三烷酮和槲皮素诱导的棉铃虫中肠P450s的O脱甲基活性,M55220330440500,CYP6B6,Actin,植物次生物质诱导棉铃虫CYP6B6基因表达,棉铃虫中肠P450基因克隆G：未诱导；G3：诱导,棉铃虫中肠和脂肪体P450氨基酸序列同源性比较,棉铃虫细胞色素P450CYP6B6基因的外源表达,2-十三烷酮,槲皮素,对照,槲皮素,2-十三烷酮,对照,P450活性诱导,P450含量诱导,槲皮素,2-十三烷酮,对照,P450基因表达量,细胞色素P450诱导表达谱研究,Genbank中已注册的昆虫纲P450全长cDNA序列系统进化树,棉铃虫脂肪体,棉铃虫脂肪体,结论,植物次生物质可以诱导棉铃虫P450和GST活性增加；P450和GST基因表达量增加是重要的机制；植物次生物质P450和GST基因表达量诱导具有明显的剂量效应和时间效应。,二、棉铃虫取食诱导的棉花防御机制,处理48hr棉花苯丙氨酸解氨酶活性的诱导,苯丙氨酸解氨酶活性,不同处理对棉花PAL的影响,蚜虫取食和机械损伤后棉花叶片脂氧合酶活性变化(*,P0.05),棉蚜取食棉苗,接收棉苗,防御信号株间传导试验设计,PAL活性的诱导,密闭容器内不同处理棉花脂氧合酶活性变化（48小时）,处理诱导的棉花挥发性化合物分析,挥发化合物结构鉴定,柠檬烯,石竹烯,-蒎烯,香叶烯,不同处理诱导的挥发性化合物定量分析,化合物种类,挥发性化合物的释放量(ngh-1),机械损伤、棉铃虫取食、棉蚜取食和朱砂叶螨取食处理棉花挥发性化合物的释放量图中纵坐标的数值表示两株棉花/昆虫复合体每h挥发性化合物的释放量1,(Z)-3-己烯醛;2,(Z)-3-己烯醇;3，-蒎烯；4,-蒎烯;5,香叶烯;6,(Z)-3-己酸乙酯;7,柠檬烯;8,(E)-罗勒烯;9,4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯;10，未知化合；11，丁酸己酯;12,吲哚;13,石竹烯;14,-金合欢烯;15,葎草烯;16,-金合欢烯.星号表示与对照相比存在显著差异(P0.05),A,C,B,棉铃虫取食,机械损伤,对照,不同处理诱导的挥发性化合物定量分析,D,棉蚜取食,C,对照,机械损伤、棉铃虫取食、棉蚜取食和朱砂叶螨取食处理棉花挥发性化合物的释放量图中纵坐标的数值表示两株棉花/昆虫复合体每h挥发性化合物的释放量1,(Z)-3-己烯醛;2,(Z)-3-己烯醇;3，-蒎烯；4,-蒎烯;5,香叶烯;6,(Z)-3-己酸乙酯;7,柠檬烯;8,(E)-罗勒烯;9,4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯;10，未知化合；11，丁酸己酯;12,吲哚;13,石竹烯;14,-金合欢烯;15,葎草烯;16,-金合欢烯.星号表示与对照相比存在显著差异(P0.05),E,朱砂叶螨取食,机械损伤、害虫取食、甚至农药能够诱导棉花苯丙氨酸解氨酶和脂氧合酶活性增加；诱导防御信号可以在棉株间传导；不同诱导因子使棉花释放的挥发性化合物的组成和含量存在差异，棉铃虫取食棉株释放大量的萜类化合物、绿叶挥发