楚雄腮扁叶蜂滞育机理研究

The flat sawfly, Cephalcia chuxiongica, is one of the most destructive coniferous pests for Pinus yunnanensis, P. armandii, and Keteleeria evelyniana in central, northeastern, western, and southeastern Yunnan of China. Its damaging area is now rapidly spreading to Liangshan prefecture, Sichuang province, adjacent to Yunnan province. In the previous studies, our research team found that larval diapause is main reasons that led to the rampant disaster of C. chuxiongica. However, the mechnisms underlying diapause of this pest is still unknown. Thus, this project will use the technologies of biochemistry, proteomics, and radioimmunoassay to explore its diapause mechnisms. Firstly, the protein content and expression differences of the larvae will be investigate to compare their changes between diapause and normal stage. Then, the dynamic changes of protective enzymes, metabolic enzymes and hormones of the larvae before and after diapause will be analyzed in detail. In addition to reveal the diapause mechnisms of C. Chuxiongica, the results are helpful for uncovering the cause of its disaster, and forecasting and designing comprehensive management strategies of this pest.

楚雄腮扁叶蜂Cephalcia chuxiongica是危害云南松Pinus yunnanensis、华山松P. armandii 、云南油杉Keteleeria evelyniana 等松科植物针叶的重大食叶害虫，已在云南省滇中、滇东北、滇西、滇东南等地区猖撅危害，并正向云南省邻近的四川省凉山州扩散蔓延。项目组近年研究表明，幼虫滞育是导致楚雄腮扁叶蜂猖撅成灾的主要原因。然则，有关该害虫的滞育机理至今仍未知。为此，本项目拟采用生物化学、蛋白质组学、放射免疫等技术，系统研究楚雄腮扁叶蜂幼虫滞育前后和滞育期间不同阶段幼虫体内蛋白质含量变化，蛋白质组表达差异，以及保护酶、代谢酶及激素的动态变化，最终初步揭示楚雄腮扁叶蜂幼虫延长滞育的机理。研究结果有助于进一步深入揭示其成灾规律，并为今后有效预测预报和大面积综合治理该害虫奠定基础。

楚雄腮扁叶蜂是危害云南松、华山松等松科植物的一种重大食叶害虫，该虫滞育时间长达21个月，危害重，防治难。为了揭示楚雄腮扁叶蜂滞育机理，为综合防治奠定理论基础，本研究从楚雄腮扁叶蜂生物学特性、虫生真菌分离鉴定及其致病性、滞育期虫体生理生化反应、滞育响应的转录组分析4个方面进行研究，重点对后2个方面的内容进行深入研究。. （1）采用生物化学方法，对楚雄腮扁叶蜂滞育期和滞育前后的生物物质、代谢酶、H2O2、保护酶和激素的动态变化进行研究，揭示其滞育机理。结果表明，楚雄腮扁叶蜂滞育期和滞育前后的生物物质含量发生明显变化，在滞育过程中虫体内的脂类和糖类物质间相互转化，越冬期间海藻糖和甘油含量上升，水分含量下降；滞育前糖原磷酸化酶、海藻糖酶、己糖激酶、磷酸果糖激酶、醛缩酶和碱性磷酸酶活力均较高，滞育时酶活力迅速下降，滞育期均维持在相对较低水平，滞育后六种酶活力均升高；滞育前虫体内H2O2含量和SOD、CAT、POD三种保护酶活力均高于滞育期和滞育后；滞育前的保幼激素和蜕皮激素含量高于滞育期和滞育后，滞育期和滞育后的两种激素含量都维持在较低水平范围内，蜕皮激素在幼虫滞育解除前出现了两个峰值。. （2）应用新一代高通量测序技术对楚雄腮扁叶蜂进行转录组测序，采用生物信息学方法分析测序结果，以揭示其幼虫滞育前、滞育期和滞育后转录组的表达特征，探索其滞育响应的分子机制。结果表明，滞育前和刚入土滞育两个时期的差异表达基因最多，上调基因有5686个，下调基因达到19587个。进一步的差异表达基因GO富集析结果表明，差异表达基因主要富集在有机物质代谢过程、代谢过程和主要代谢过程中，而KEGG富集分析结果表明，差异表达基因主要与核糖体、氧化磷酸化、内质网蛋白加工等相关；对差异表达基因进行滞育关联基因分析，在Nr数据库中找到被注释的滞育关联基因18个；获得大量转录组unigene序列，并获得了一批与其滞育有关联的基因序列。