橘小实蝇及番石榴果实蝇热可塑性与温度适应机制研究

The two fruit flies Bactrocera dorsalis (Hendel) and B. correcta (Bezzi) (Diptera: Tephritidae) are serious insect pests and cause great damage to the productions and trades of fruits and vegetables. These two species have been paid substantial attention in the world because of their increasingly severe spread and invasion. Both of them originate in the tropical region of Asia and have spread to the subtropical and temperate zones, but the range of geographical distribution of B. dorsalis is more widely than that of B. correcta, which is mainly affected by temperature. For the experimental populations of B. dorsalis and B. correcta, we will study the models of thermal plasticity, pathways/key genes and related functions systematically which based on temperature treatment experiments, transcriptome sequencing and analysis, qRT-PCR, CRISPR/Cas9 and other methods and techniques. We will reveal the different mechanism and strategies of temperature adaptation of B. dorsalis and B. correcta, then explore the temperature adaption mechanism and propose the precise measures of prevention and control for the further introduction and spread of these two insect pests. This research is significant to fill theoretical gap of Tephritids invasion ecology and quarantine and supply scientific evidences for management decision of fruit fly pests.

橘小实蝇Bactrocera dorsalis (Hendel)和番石榴果实蝇B. correcta (Bezzi)严重危害果蔬生产与贸易，扩散入侵形势日益严峻，受到国内外的高度关注。二者均起源于亚洲热带地区且已扩散至亚热带和温带，但橘小实蝇比番石榴果实蝇的地理分布范围明显更广，温度是影响其分布范围的关键因素。本项目拟针对橘小实蝇和番石榴果实蝇实验种群，采用温度诱导存活率检测、转录组测序分析、实时荧光PCR定量及基因编辑等方法与技术，系统性地研究、明确两种实蝇调控低温、高温的热可塑性响应模型、重要调控通路和基因及关键基因的功能，分析、揭示其温度适应机制及策略差异，并提出其精准入侵防控措施。本研究将填补实蝇类害虫检疫与入侵生态学理论空白，为实蝇类害虫精准防控决策提供科学依据，具有突出的理论和实践意义。

橘小实蝇 Bactrocera dorsalis (Hendel) 和番石榴果实蝇 B. correcta (Bezzi) 均为我国进境检疫性有害生物和外来入侵物种，严重危害果蔬生产与贸易。两种实蝇均从亚洲热带地区扩散到了亚热带和温带地区，橘小实蝇相比番石榴果实蝇在全球有更广的地理分布，温度是影响其分布范围的关键因素。.本项目针对橘小实蝇和番石榴果实蝇实验种群，采用温度诱导存活率检测、转录组测序分析、实时荧光PCR定量及RNA干扰等方法与技术，开展了其热可塑性与温度适应机制的研究，完成了全部研究内容和目标。具体包括：（1）通过橘小实蝇及番石榴果实蝇对高温、低温诱导响应的基础生理生态学试验，明确了两种实蝇热可塑性最佳诱导温度区间，橘小实蝇高低温最佳驯化温度区间分别为37℃-40℃和9℃-14℃，番石榴果实蝇高低温最佳驯化温度区间分别为35℃和5℃-13℃。（2）通过转录组检测分析，发现了两种实蝇热可塑性的重要调控通路/基因，长寿调控通路中的热激蛋白基因起到重要作用，并首次提出了两种实蝇热可塑性的响应模型。（3）通过双链RNA干扰等手段，揭示了橘小实蝇及番石榴果实蝇热可塑性调控关键基因的功能与温度适应机制，其中Hsp23基因对两种实蝇的高温适应性起着关键作用，Hsp68、Hsp23和Hsp70基因对两种实蝇的低温适应性起着关键作用。（4）通过自然越冬试验，明确了橘小实蝇在我国的最北自然越冬地为河南南阳；通过野外诱捕监测，首次发现了番石榴果实蝇在我国的最南入侵地海南三亚并上报国家检疫机构；根据本项目两种实蝇温度适应性研究结果及入侵风险，提出了5项精准入侵防控措施，为我国检疫部门提供了科学依据和决策支持。.本项目发现了橘小实蝇和番石榴果实蝇热可塑性调控关键基因/通路的功能，填补了实蝇类害虫检疫与入侵生态学理论空白，为后续更创新的研究和更精准的防控奠定了坚实的基础，具有突出的理论和实践意义。