溴氰虫酰胺亚致死剂量对二点委夜蛾卵巢发育及卵黄原蛋白基因时空表达的影响

Currently, the primarily measure to control Athetis lepigone(Möschler) is still rely on insecticides. It is easy to induce sublethal effects due to the pesticides degradation in the environment, or some pest contact with the sublethal dosage of pesticide. Some studies have demonstrated that pests usually produced changes in behavior, physiological and biochemical under the stress of sublethal doses of pesticide. The previous study of our laboratory found that cyantraniliprole, a new pesticide in the anthranilicdiamide chemistry class, had higher toxicity to A. lepigone. In the current project proposal, we mainly focus on the effect mechanism of sublethal does of cyantraniliprole on reproduction in A. lepigone. First, adult fertility and related reproductive index were determined, and the ovaries of A. lepigone were dissected using light microscope and transmission electron microscopy, estimated the effect of sublethal dosage of cyantraniliprole on productivity and ovarian development. Secondly, the expression profiles among different tissues and during different reproductive stages of A. lepigone will be analyzed using q-RT PCR method. Finally, using the transcriptome sequencing technology, analysis of differentially expressed genes between insecticide treatment group and control group, identify gene related to reproductive in this pest. Reveal the influence of sublethal dose of insecticides on insect internal reproductive regulation in molecular level. The results could not only contribute to understand the molecular mechanism of pest reproduction, but also provide the theoretical basis to reasonable use of pesticides and optimize the pest management strategy.

目前我国防治二点委夜蛾仍以化学药剂为主，由于药剂在环境中的降解或虫体接触到亚致死剂量的药剂易产生亚致死效应。研究证明害虫在亚致死剂量的胁迫下通常会导致行为或生理生化的变化，本实验室前期筛选到溴氰虫酰胺是对二点委夜蛾具有较高毒性的新型杀虫剂，在此基础上拟开展溴氰虫酰胺亚致死剂量对二点委夜蛾繁殖的影响机制研究。首先通过测定成虫生殖相关指标，利用光学解剖镜和透射电镜观测雌成虫的卵巢，明确溴氰虫酰胺对二点委夜蛾繁殖力和卵巢发育的亚致死效应；并采用荧光定量PCR技术，明确亚致死剂量对二点委夜蛾卵黄原蛋白基因在不同产卵时期、不同部位表达的影响；进一步利用转录组测序技术分析亚致死剂量作用下差异表达的基因，挖掘其生殖相关基因，从分子水平上揭示杀虫剂亚致死剂量对昆虫内部生殖调控的影响。这些结果不仅有助于深入理解害虫的生殖分子机制，而且可以为合理利用化学农药、减缓抗性的产生、完善害虫治理策略提供理论依据。

目前我国对玉米重大害虫二点委夜蛾的防治仍以化学药剂为主，由于药剂在环境中的降解以及该害虫的隐蔽危害特性极易产生亚致死效应。本试验通过用亚致死浓度（LC10和LC25）饲喂二点委夜蛾3龄幼虫，发现溴氰虫酰胺降低了幼虫和蛹质量，延长了幼虫和蛹的发育历期，降低了化蛹率、羽化率、雌蛾的繁殖力和寿命，但对成虫雌性比和雄蛾的寿命没有显著影响，表明溴氰虫酰胺对二点委夜蛾的生长发育和繁殖有明显的抑制作用。利用光学显微镜解剖观察二点委夜蛾雌成虫卵巢，发现亚致死浓度的溴氰虫酰胺（LC10和LC25）处理后与对照相比，前者的卵巢比重、卵巢管长度和成熟卵数量的最大值均明显滞后于后者，表明溴氰虫酰胺亚致死浓度处理后，成虫卵巢发育的高峰期明显滞后，但产卵期并未延长，这可能是导致亚致死剂量处理后二点委夜蛾产卵量下降的主要原因之一。利用透射电镜观测二点委夜蛾成虫的卵巢结构，发现亚致死剂量处理后卵巢管生长区中的蛋白有部分溶解的现象，可能导致卵巢中营养降低，进而影响成虫的繁殖力。我们对溴氰虫酰胺亚致死浓度LC10、LC25和CK处理的不同日龄（羽化1d、3d和5d）的雌成虫取进行转录组测序分析，从185.03G的Clean Data中获得33,416个高质量转录本。将得到的非冗余转录本序列与NR、Swissprot、GO、COG、KOG、Pfam、KEGG数据库比对，共获得71873条Unigene的注释结果。经过NCBI中blast比对筛选，获得二点委夜蛾卵黄原蛋白基因（AlVG）。序列分析表明AlVG基因cDNA编码区全长为2067bp，推导编码688个氨基酸，无信号肽。系统发育树结果表明，二点委夜蛾AlVG与黏虫Vg基因编码的蛋白同源性处于同一分支上，进化关系最近。通过荧光定量PCR分析发现AlVG基因在脂肪体中表达量最高，显著高于触角、头部、肠、卵巢组织中的表达量（F=53.63, df=4,14, P=0.0001），且该基因的表达具有明显的时间特异性，而用亚致死剂量的溴氰虫酰胺处理后会对AlVG mRNA的表达有滞后的影响。本研究不仅有助于深入理解害虫的生殖分子机制，而且可以为合理利用化学农药、减缓抗性的产生、完善害虫治理策略提供理论依据。