棉蚜茧蜂对棉蚜脂肪代谢途径的调节及其生物学意义

The cotton-melon aphid Aphis gossypii Glover (Hemiptera: Aphididae) is a polyphagous species with a worldwide distribution, the wasp Lysiphlebia japonica (Ashmead) is the predominant parasitoid of cotton–melon aphids in China. After parasitizing a host, parasitoid wasps allow their aphid hosts to grow and develop but strongly regulate the host’s physiology, metabolism and biochemistry to increase its suitability. Host lipid is one of the main foods of parasitic wasp, we still know relatively little about the metabolic changes that take place as a result of parasitization. A more complete lipid synthesis map of A. gossypii has been draw by applicant. Through the study on effects of L. japonica on A. gossypii lipid synthesis genes, applicant found that the lipid synthesis of A. gossypii was up-regulated by parasitoid wasps, while some specific lipid synthesis pathway also been founded. On this basis, this study intends to make the L. japonica upregulate A. gossypii lipid synthesis full and accurate; found the key regulator of lipid synthesis gene and its regulation characteristics; regular the A. gossypii lipid by gene silencing, reveals the biological significance of parasitoids regulate cotton aphid lipid synthesis; reveals the relationship between amino acid and fatty acid synthesis, investigate how A. gossypii deal with amino acid metabolite. This study has important theoretical and practical value on reveals the coevolution host and parasitoids, contribute to aphid and parasitoid interaction examples, to explore manual intervention insect physiological metabolism ways, guide the use of artificial breeding enemy and development new technology of insect control.

棉蚜是一种广泛分布的重要害虫,棉蚜茧蜂是棉蚜的优势寄生蜂。寄生蜂对能对寄主进行改造，使寄主适合于寄生蜂的生长发育。寄主脂肪是寄生蜂主要的食物之一，寄生蜂对蚜虫脂肪代谢途径改造的研究屈指可数。申请者前期绘制出较为完整的棉蚜脂肪合成代谢图谱，对棉蚜茧蜂调节脂肪合成代谢相关基因的情况进行研究，发现棉蚜茧蜂具有调节棉蚜脂肪合成代谢的现象，同时窥探出一些特异的脂肪合成代谢途径。以此为基础，本研究拟做实寄生蜂调节棉蚜脂肪合成代谢的现象；发掘寄主脂肪关键调节基因及其调节特征；通过人工干预被寄生棉蚜脂肪含量与组分，揭示寄生蜂调节棉蚜脂肪合成的生物学意义；明确氨基酸与脂肪酸合成之间的关系，探讨棉蚜的氨基酸代谢产物氨处理对策。本研究对于揭示寄生蜂与寄主昆虫的协同进化，丰富蚜虫与寄生蜂互作实例，探索人工干预昆虫生理代谢的途径，指导寄生蜂的人工繁殖和利用，开发新型害虫控制技术等方面均具有重要的理论和实践价值。

内寄生蜂是生态系统中重要的天敌昆虫，因其重要的生防价值而被广泛的用于农业生产中。深入了解寄生蜂与寄主的互作，能够加深我们对天敌昆虫的了解，促进生产上更好的利用天敌昆虫资源。棉蚜是一种广泛分布的重要害虫，棉蚜茧蜂是棉蚜的优势寄生蜂，可有效控制棉蚜的种群数量。借助这一对研究对象，本研究系统研究了寄生蜂对寄主棉蚜脂肪合成代谢的调控。在基础生物学方面明确了棉蚜茧蜂寄生棉蚜后的生活史，棉蚜茧蜂完成一个世代历期平均15.6d，棉蚜茧蜂喜好寄生2-3龄若蚜, 寄生率分别为65%和82%，棉蚜茧蜂对西葫芦上的棉蚜具有偏好性。被棉蚜茧蜂寄生后，相较于正常棉蚜体长增加0.08mm以上，体宽增加0.07mm以上，体重增加0.02mg以上，这种趋势随寄生时间延长而增加。棉蚜被寄生后，各龄期蜕皮时间延长40%以上，产仔数明显下降，如4龄棉蚜被寄生后，产仔数从33头下降到10头。在脂质方面明确了棉蚜茧蜂寄生对棉蚜脂质代谢的调控，脂质组学结果表明在棉蚜被寄生后三酰甘油（TAG）含量升高20倍以上，含量较高的和中间等含量的TAG中酰基链C18：1和C18：2的比例显著增加。GC-MS检测脂肪酸含量结果表明，与未被寄生棉蚜相比，棉蚜被寄生后8h 脂肪酸含量从40.3 μg/mg上升到163.6μg/mg，在16h时由 71.1μg/mg上升到142.2μg/mg，1d时由 140.6 μg/mg上升到180.0 μg/mg，2d时由112.5μg/mg上升到142.4 μg/mg。棉蚜被寄生3d后, 由于寄生蜂的取食，棉蚜体内脂肪酸含量（40.4 μg/mg）显著低于未被寄生的棉蚜（105.3μg/mg）。棉蚜被寄生后，饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸所占比例增加，单不饱和脂肪酸在寄生后的含量下降。在转录水平明确了棉蚜茧蜂的寄生上调了参与甘油三酯合成和甘油磷脂代谢的基因的表达。在蛋白组水平发现棉蚜被寄生后，包括与免疫、能量代谢、转运、脂质代谢和生殖相关蛋白质组发生了较大的变化。以上研究为了解内寄生蜂调节蚜虫脂肪代谢，开发新型害虫控制技术具有重要的理论和实践价值。