microRNA调控的苹果蠹蛾对颗粒体病毒的抗性机制

As a main quarantine invasive pest in China, Cydia pomonella is also a global borer pest on pome fruit tree. In recent years, it has been reported that many C. pomonella populations have resistance against C. pomonella granulovirus (CpGV), which is one of the most effective biological control agents. They have more than 10 thousand times of viral resistance than other susceptible populations, and the resistance is much stable in the field. However, the molecular mechanism of resistance against CpGV is still unknown. This project focuses on the rapid emergence of CpGV resistance in C. pomonella, aiming to illuminate the mechanism of resistance to CpGV. Combining with the methods of bioinformatics and functional genomics, this project will study: a. the effect of CpGV infection on miRNA expression in codling moth; b. the role of C. pomonella miRNA in anti-viral defense; c. the regulatory network of key miRNA in C. pomonella resistance against CpGV. The results of this project will clarify the roles of miRNAs in the anti-viral defense system and reveal the regulatory network and interaction of miRNAs and their target genes. It might provide potential targets for recovering virulence and effect of CpGV products and developing new types of CpGV products.

苹果蠹蛾是我国重点控制的检疫性入侵害虫，近年来研究发现其对生防制剂苹果蠹蛾颗粒体病毒(CpGV)产生了上万倍的抗性且在田间稳定存在，但其对CpGV病毒抗性的分子机制仍不明确。本项目针对苹果蠹蛾对CpGV病毒迅速产生高抗性的现象，围绕苹果蠹蛾对CpGV病毒抗性机制的科学问题，从microRNA角度出发，结合生物信息学与功能基因组学研究方法，重点研究：(1)CpGV病毒侵染对苹果蠹蛾miRNA表达水平的影响；(2)苹果蠹蛾miRNA在抗病毒防御反应中的作用；(3)苹果蠹蛾对CpGV病毒抗性产生中关键miRNA的调控网络；以期明确miRNA在抗病毒防御反应体系中的作用，揭示调控苹果蠹蛾对CpGV病毒抗性的miRNA及其靶标基因的功能。研究结果有助于深入理解miRNA在昆虫对病毒抗性产生中的调控机制，为恢复病毒对苹果蠹蛾的毒力效果提供潜在靶标，为研发新型的苹果蠹蛾病毒制剂提供重要的技术支撑。

苹果蠹蛾是我国重点控制的外来入侵害虫，广泛危害仁果类水果，造成巨大经济损失。由于长期使用颗粒体病毒制剂造成苹果蠹蛾田间种群对病毒产生了高抗性现象。为了更好地了解宿主昆虫-病毒的互作关系，为病毒制剂田间防效的恢复寻找潜在靶标，本项目通过CpGV-M侵染处理的抗性品系和敏感品系小RNA文库和转录组测序，构建了首个苹果蠹蛾不同品系的miRNA-mRNA的数据集，挖掘不同品系中差异表达的miRNA及靶标基因，分析miRNA-mRNA在病毒侵染以及宿主抗性产生过程中的影响和调控作用，获得以下研究结果：.1.确定了颗粒体病毒在鳞翅目宿主幼虫中的经口侵染过程：在敏感品系幼虫经口感染后，48hpi即有大量病毒复制，体内病毒增殖随时间显著增加，而在抗性品系中病毒的复制侵染过程相对滞后。相关的miRNA和mRNA主要影响病毒在宿主体内的复制和扩散。.2.确定了苹果蠹蛾对病毒的防御反应相关通路：通过对病毒侵染处理的抗性和敏感品系数据分析，发现感染48h为宿主与病毒互作的关键时间点。经病毒侵染后宿主下调基因明显多于上调基因，且上调基因多与病原菌防御体系、免疫等有关，显著富集在Toll、Imd、JAK/STAT等通路。.3.明确了苹果蠹蛾病毒抗性相关miRNA-mRNA调控网络：获得了17个miRNA-mRNA的对应列表，其中正调控11个，多与昆虫免疫防御反应通路相关。.4.明确了苹果蠹蛾病毒抗性相关miRNA-mRNA的功能作用：miR-34-5p与Toll通路负调控因子丝氨酸蛋白酶抑制剂Serpin具有靶向互作关系，病毒侵染后大量表达的miR-34-5p通过抑制Serpin基因表达，进而调控激活Toll通路，影响病毒抗性水平。.项目研究为苹果蠹蛾病毒抗性进一步分析提供了潜在目标和理论依据，为推动入侵害虫苹果蠹蛾的生物防治策略的发展和推广奠定了基础。