破坏素对重大入侵害虫烟粉虱免疫反应的抑制机制

Sweetpotao whitifly, Bemisia tabaci is a majorglobal spread pest. To explore the mechanism of destrucxin's suppression on the immune response of Bemisia tabaci can provide the discovery of novel biological insecticide with new idea. Based on destruxins possessing a preferable activity for apoptosis at the cellular level of Spodoptera litura SL-1 cells, significant effects on the expression of serine protease inhibitor genes (serpins) in the larvae of Plutella xylostella, and the transcriptome and protein mass spectrometry, this program combines bioinformatics with genechip technology to filter outimmune related genes/proteins. The gene expression pattern and protein profiles will be performed to compare andanalyze the key factorswhich respond to or are oppressed by destruxin. The function of critical factors in cellular immunity and humoral immunity will be demonstrated bythe RNA interference technology. The fluorescence in situ hybridization (FISH), Northern blots and Western blot will help us to reveal the functions of these significant immune factors, and then to clarify the potential molecular mechanism of the immune response to destruxinin Bemisia tabaci. This study will benefit the development of immune inhibitors that target pest immune system. A greener way to produce food and a more sustainable development of controlling pests will be available eventually.

烟粉虱是世界性重大农业害虫，探讨破坏素对烟粉虱免疫反应的抑制机理，为基于昆虫免疫系统信号分子为靶标设计新农药提供新的思路。在前期研究破坏素对斜纹夜蛾SL-1细胞的致凋亡作用和对小菜蛾免疫相关差异表达基因Serpins的作用，以及测定分析烟粉虱转录组和蛋白质谱数据的基础上，本项目利用生物信息学结合基因芯片技术筛选烟粉虱的免疫相关基因/蛋白；测定破坏素处理烟粉虱的表达谱和蛋白质谱，筛选免疫破坏素和被破坏素抑制的免疫相关关键因子；利用RNAi技术阐明关键因子在细胞免疫或体液免疫中的相关功能；利用荧光原位杂交(FISH)，Northern blots结合Western blots揭示被破坏素抑制的关键免疫因子的功能，从而阐明破坏素抑制烟粉虱免疫反应的机制。研究结果可为以害虫免疫系统为靶标的免疫抑制剂的开发奠定理论基础，最终为我国农业的可持续发展提供害虫控制的新策略和新方法。

烟粉虱Bemisia tabaci（Gennadius）属半翅目（Hemiptera）粉虱科（Aleyrodidae），是国际上农业生产中的重大有害生物。破坏素是由虫生真菌分泌的次生代谢物，在烟粉虱生物防治上具有巨大的应用潜力。本项目研究采用透射电镜技术结合转录组测序，在获得破坏素A处理烟粉虱的病理特征基础上，构建了处理组与对照组的差异表达基因数据库，分析了破坏素A对烟粉虱解毒酶系活性、能量物质含量的影响，对29株虫生真菌菌株进行分类学鉴定并筛选出对烟粉虱具有高毒力的菌株。主要研究结果如下：. 1.采用透射电镜对破坏素A的LC50浓度处理后4h、8h、12h烟粉虱成虫的脂肪体、中肠组织超微结构进行了比较。结果表明：破坏素A处理后，烟粉虱成虫的中肠细胞受到了严重损坏。. 2.利用Illumina 4000高通量测序平台测定了破坏素A的LC50浓度处理后4h、8h、12h烟粉虱成虫的转录组。结果显示：在处理组与对照组间获得了多个差异表达基因，其中4h上调基因637条，下调基因1071条；8h上调基因336条，下调基因280条；12h上调基因334条，下调基因221条。. 3.通过比较破坏素A处理与对照转录组，总共检测到了40个解毒酶系差异表达基因，包括29个CYP450基因、5个GST基因及6个CarE基因，表明烟粉虱解毒酶系在应对破坏素A胁迫中起到重要作用。随后测定了破坏素A的LC10和LC50浓度处理后4h、8h、12h烟粉虱成虫的解毒酶系活性及部分解毒基因的表达量。.4.昆虫的能量物质是保证其完成自身生命活动的基础，为了解破坏素A对烟粉虱能量物质的影响，测定了破坏素A的LC10和LC50浓度处理后4h、8h、12h烟粉虱成虫的能量物质含量变化，结果显示：破坏素A处理后，烟粉虱的海藻糖、可溶性糖、糖原含量均不同程度出现下降，表明破坏素A能够影响烟粉虱的能量物质含量。.5.利用TEF区序列、Bloc区序列、TEF-Bloc联合序列构建系统发育树，表明29株菌株共包括24株球孢白僵菌，2株假性球孢白僵菌，3株环链棒束孢。菌株SP433和SB009在烟粉虱防治中具有很高应用潜力。. 本研究结果可为挖掘破坏素作用机制提供试验数据与技术支撑，有助于深入研究破坏素对烟粉虱的抑制和攻击靶标，为揭示破坏素与昆虫的互作机制提供理论依据。