向川安瘿蜂幼虫致瘿的细胞分裂素和生长素调控机制

Plant galls are abnormally grown tissues on host plants induced by stimulus of galling insects. Several studies have demonstrated that a sawfly (Pontania sp. ) can synthesize phytohormone auxins IAA from tryptophan, and regulated the phytohormones to induce plant galls on host plants. It is unknown whether the phenomenon is universal in galling insects, and there are not related reports in Cynipidae. In this study, our objects were Andricus mukaigawae larvae, plant galls and host plants. It will be make clear that the relationship between instars and the differentiation of plant galls tissues by safranine and fast green double dyeing. The results could reveal the dynamic change of cytokinins and auxins in larvae, plant galls and host plants by determining the cytokinins and auxins using liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry (LC/MS/MS). The larvae will be fed solutions containing antibiotics and [13C11, 15N2] Trp. It will be clear whether Andricus mukaigawae larvae can synthesize phytohormone IAA from tryptophan by determine the [13C10, 15N1] IAA of larvae which have fed the solutions using LC/ MS/MS. These results could clarify the regulatory mechanism of cytokinins and auxins in plant galls induced by Andricus mukaigawae larvae.

虫瘿是致瘿昆虫刺激寄主植物并导致植物组织异常生长而形成的非正常组织。研究已证实一种叶蜂的幼虫能利用色氨酸合成植物激素-生长素IAA，并通过对植物激素的调控诱导寄主植物形成虫瘿。目前，尚不清楚这种现象是否具普遍性；在瘿蜂科中，暂无相关研究的报道。本项目拟以向川安瘿蜂幼虫、虫瘿和寄主植物为研究对象，使用番红固绿染色，弄清幼虫不同龄期和虫瘿组织分化的关系；使用液相色谱串联质谱测定幼虫、虫瘿和寄主植物的细胞分裂素和生长素含量，揭示幼虫、虫瘿和寄主植物的细胞分裂素和生长素含量的动态变化规律；通过取食实验，即喂食幼虫含无菌水、抗生素和稳定同位素[13C和15N] 标记的色氨酸的食物液，使用液相色谱串联质谱测定取食后幼虫体内稳定同位素[13C和15N] 标记的IAA含量，弄清幼虫能否自身合成植物激素-生长素IAA。以期阐明向川安瘿蜂幼虫致瘿的细胞分裂素和生长素调控机制。

虫瘿是致瘿昆虫刺激寄主植物并导致植物组织异常生长而形成的非正常组织。研究已证实一种叶蜂的幼虫能利用色氨酸合成植物激素-生长素IAA，并通过对植物激素的调控诱导寄主植物形成虫瘿。目前，尚不清楚这种现象是否具普遍性；在瘿蜂科中，暂无相关研究的报道。. 本项目使用番红固绿染色，弄清向川安瘿蜂无性世代初龄幼虫和老熟幼虫与虫瘿组织分化的关系；使用液相色谱串联质谱测定幼虫、虫瘿和寄主植物的细胞分裂素和生长素含量；通过取食实验，即喂食幼虫含无菌水、抗生素和稳定同位素[13C和15N] 标记的色氨酸的食物液，使用液相色谱串联质谱测定取食后初龄幼虫体内稳定同位素[13C和15N] 标记的IAA含量，弄清幼虫能否自身合成植物激素-生长素IAA。. 本项目获得的主要研究结果如下：. （1）向川安瘿蜂无性世代虫瘿的发育初期为每年的6-7月，幼虫附近虫瘿组织的细胞核较大，此时的幼虫为向川安瘿蜂无性世代的初龄幼虫。虫瘿的发育期为7-9月，幼虫附近的虫瘿组织可见营养层，此时的幼虫为老熟幼虫。虫瘿的成熟期为9-11月，幼虫附近虫瘿组织可见厚壁组织，此时的瘿蜂为老熟幼虫或蛹。. （2）幼虫通过取食改变了虫瘿的游离氨基酸组分和含量。其中较高含量的氨基酸，如天冬酰胺、天冬氨酸和色氨酸有利于瘿蜂的营养需求，而较高含量的脯氨酸可能有利于幼虫和成虫抵御植物的防御反应。. （3）首次证实向川安瘿蜂幼虫体内的生长素吲哚乙酸（IAA）和细胞分裂素反式玉米素 (t-zeatin, tZ)、反式玉米素核苷 (zeatin riboside, zR)和异戊烯基腺苷 (isopentenyladenosine, iPA)含量显著高于虫瘿组织。. （4）通过取食试验，使用液相色谱串联质谱证实取食后幼虫体内具稳定同位素[13C和15N] 标记的IAA，证明幼虫能自身合成植物激素-生长素IAA。. （5）使用免疫组化，证实虫室附近的虫瘿组织具较高含量的吲哚乙酸和异戊烯基腺苷。