番茄斑萎病毒与植物互作对烟粉虱寄主适应性的影响机制

Study of plant virus-plant-insect interaction mechanism is important to the sustainable control of plant viruses and pests. The previous research have found that Tomato spotted wilt virus (TSWV) on pepper reduced the host adaptability of Bemisia tabaci . In order to reveal the infecting mechanism of TSWV-infected plant on host adaptability of B. tabaci, our research will focus on the main aspects as follows: 1) To detect the host odor selection of B. tabaci using the Y-tube olfactometer, perform the isolation and identification of plant volatiles from pepper by pathogen infection, and further clarify the effect of B. tabaci selectivity on host plants by plant volatiles; 2) Examine the expression changes of olfactory protein genes in B. tabaci under the inducing of different plant volatiles by pathogen infection; 3) Observe the nutrition metabolism and feeding behavior indexes of B. tabaci on palnt virus-infected plants through electrical penetration graph technology. The expected results of this project will explore the behavior and molecular mechanism of TSWV-infected plants on host adaptability of B. tabaci, which will help to further understand plant virus-plant-insect interaction mechanism, this study also provides potential applications for sustainable management of B. tabaci.

植物病毒—植物—昆虫互作机理研究对植物病毒和害虫的可持续控制具有重要意义。前期研究发现，番茄斑萎病毒（TSWV）侵染辣椒植株降低了非媒介昆虫Q型烟粉虱的寄主适应性。为了揭示TSWV与植物互作对非媒介昆虫寄主适应性的影响机理，拟研究：1）利用Y型嗅觉仪试验，明确Q型烟粉虱对宿主植物气味的选择性，分离鉴定TSWV侵染植株诱导产生的挥发物，并进一步明确诱导的化合物对烟粉虱寄主选择性的影响；2）在不同植物挥发物的诱导下，检测烟粉虱嗅觉相关蛋白基因的表达量变化，及其对诱导化合物的响应；3）利用刺吸电位技术研究TSWV对烟粉虱取食行为与营养代谢的影响。预期成果将明确TSWV侵染植物后影响烟粉虱寄主适应性的行为机制与分子机理，可深化对植物病毒—植物—昆虫互作机理的认识，在烟粉虱可持续控制中具有应用前景。

近些年，番茄斑萎病毒（TSWV）在中国逐渐蔓延，且非媒介Q烟粉虱在TSWV田块暴发，对农业生产造成严重经济损失。为解析TSWV与Q烟粉虱间互作关系，本项目研究如下：1）本项目对Q烟粉虱在健康植株和TSWV植株间的取食选择性进行了比较研究，结果发现：与TSWV植株相比，Q烟粉虱更喜欢在健康植株上取食和产卵，因此推测TSWV植株对烟粉虱具有一定的趋避效应。2）本项目对TSWV诱导的辣椒挥发物进行了分析，共收集到21种挥发物组分，其中差异挥发物14种，TSWV显著降低了乙酸-3-己烯酯、3,5二甲基枯烯、癸醛等6种挥发物的含量，TSWV显著提升了乙基苯和1-溴-3-苯基-1-丙酮的含量，且TSWV诱导辣椒释放柠檬烯、异松香芹醇、1,6-甲醇[10]环轮烯、β-榄香烯和异戊酸香叶酯5种新化合物。3）本项目利用Y型嗅觉仪验证了Q烟粉虱对TSWV诱导的差异挥发物的嗅觉反应，结果表明，健康辣椒植株特有挥发物芳樟醇对Q烟粉虱雌虫具有显著的吸引作用；TSWV辣椒特有挥发物异戊酸香叶酯、异松香芹醇和柠檬烯对Q烟粉虱有显著的驱避作用。4）本项目对TSWV植株对Q烟粉虱的取食行为和营养代谢进行了分析，EPG结果表明，与Q烟粉虱在健康辣椒上的取食情况相比，Q烟粉虱在TSWV辣椒上具有更多的刺探总次数、非刺探总次数和非刺探总持续时间，且Q烟粉虱在TSWV植株上具有更短的取食时间；此外，烟粉虱体内氨基酸分析结果表明，TSWV显著降低了Q烟粉虱体内的16种氨基酸的含量。5）本项目研究了TSWV对烟粉虱嗅觉蛋白相关基因表达的影响，结果发现，TSWV显著降低了B. TabOBP1和B. TabCSP1的表达量。综上所述，TSWV侵染辣椒对Q烟粉虱具有明显的趋避效应，其诱导的差异挥发物芳樟醇、异戊酸香叶酯等可分别做为烟粉虱生物防治中的引诱剂和趋避剂，此研究在烟粉虱可持续控制中具有应用前景。