烟粉虱、二种植物双生病毒（TYLCCNV、TbCSV）和寄主植物三者之间的互作

论文摘要

B型烟粉虱Bemisia tabaci近20年来入侵到世界许多国家和地区，已成世界性的重要作物害虫，不仅直接吸食危害，还可传播多种植物双生病毒，导致植物病毒病流行。定量研究烟粉虱-双生病毒-寄主植物之间的互作，将有助于揭示B型烟粉虱入侵和植物双生病毒病大发生流行的过程及其机理。本文以采自浙江的B型烟粉虱与本地一非B型ZHJ-1烟粉虱为研究对象，选取两种在我国发生的双生病毒—中国番茄黄化曲叶病毒（Tomato yellow leaf curl China virus，TYLCCNV）和烟草曲茎病毒（Tobacco curly shoot virus，TbCSV），研究了TYLCCNV、TbCSV-烟粉虱-寄主植物之间的互作。结果如下：（1）烟粉虱对TYLCCNV及TbCSV的获取、存留及传播B型烟粉虱在TYLCCNV或TbCSV侵染的普通烟植株上饲毒30min时，就有40％的个体携带TYLCCNV DNA或TbCSV DNA。当饲毒12h时，B型烟粉虱个体的带毒率即达100％并趋于稳定。而在ZHJ-1烟粉虱个体中，其带毒率达100％的饲毒时间为48h。无论是B型烟粉虱或ZHJ-1烟粉虱，一旦获毒，TYLCCNV DNA可在体内终身存留。TbCSVDNA可在带毒的ZHJ-1烟粉虱体内终身存留，但在B型烟粉虱体内却不能。单头的B型烟粉虱或ZHJ-1烟粉虱均可从TYLCCNV侵染的普通烟植株上取食获毒并传于健康普通烟或番茄植株上，传毒效率随烟粉虱个体数量的增加而增加，当虫口密度由每株1头增加到每株10头时，其传毒效率即达100％。无论是B型烟粉虱或ZHJ-1烟粉虱，对TYLCCNV的传毒效率均显著高于对TbCSV的传毒效率。（2） TYLCCNV及TbCSV经烟粉虱交配传播及经卵传播应用PCR技术，检测了TYLCCNV及TbCSV两种双生病毒是否可经B型烟粉虱交配传播及经卵传播。两种病毒均未能经交配进行互传，也不能经携带病毒的雌成虫产卵传于后代；带毒雌成虫所产卵在棉花上发育而成的第一代成虫也不具有侵染性。（3）烟粉虱在健康及TYLCCNV或TbCSV侵染的普通烟上的生物学特性当无毒B型烟粉虱成虫在TYLCCNV或TbCSV侵染的普通烟植株上持续取食，与在健康普通烟上取食的成虫相比，产卵量均达到2.2倍，寿命分别达3.2倍和1.8倍。ZHJ-1烟粉虱在三个类型植株之间的产卵量和寿命差异均不显著。在TYLCCNV侵染的普通烟上发育羽化的B型烟粉虱雌成虫，与在健康普通烟植株上发育羽化的个体相比，前者在其原寄主上的产卵量是后者的17.9倍，寿命延长25d；在TbCSV侵染的普通烟上发育羽化的B型烟粉虱雌成虫，与在健康普通烟植株上发育羽化的个体相比，前者在其原寄主上的产卵量是后者的11.9倍，寿命延长20.8d。（4）烟粉虱带毒与否对其生物学特性的影响携带TYLCCNV的B型烟粉虱和ZHJ-1烟粉虱雌成虫在健康棉花植株上的产卵量分别较无毒个体的降低23.2％和33.1％，平均寿命分别缩短11.2d和10.5d；携带TbCSV的B型烟粉虱雌成虫的产卵量较无毒雌成虫的升高29.5％，携带TbCSV的ZHJ-1烟粉虱成虫的产卵量与无毒雌成虫的差异不显著；携带TbCSV的B型烟粉虱和ZHJ-1烟粉虱雌成虫的平均寿命与无毒个体的差异均不显著。（5）烟粉虱在病毒侵染的普通烟植株上取食后的羧酸酯酶酶活性变化无论是B型烟粉虱或ZHJ-1烟粉虱，在健康普通烟植株上，其羧酸酯酶酶活性均随取食时间的延长而降低，而在TYLCCNV或TbCSV侵染的普通烟植株上，其羧酸酯酶活性均随取食时间的延长而升高。本研究创新之处：（1）首次以详细的试验证据证明B型烟粉虱和ZHJ-1烟粉虱是TYLCCNV和TbCSV二种双生病毒的传播媒介，并发现二个生物型烟粉虱对TYLCCNV和TbCSV的获取、存留及传播能力等特性存在差异。（2）首次证明B型烟粉虱在TYLCCNV或TbCSV侵染的普通烟植株上持续取食，可使其产卵量显著增加，寿命显著延长，而且随着在毒株上续代取食，这种有利作用迅速增大，而非B型ZHJ-1烟粉虱在TYLCCNV或TbCSV侵染的普通烟植株上取食，并未对其生殖和存活产生有利影响，说明寄主植物中双生病毒的感染有利于B型烟粉虱种群的繁衍，这可能是近年来B型烟粉虱在许多地区大发生、竞争取代非B型烟粉虱、并大量传播双生病毒导致病毒病大发生的一个重要机制。（3）首次研究了双生病毒对烟粉虱羧酸酯酶活性的影响。无论是B型烟粉虱或ZHJ-1烟粉虱个体，其羧酸酯酶酶活性均随在TYLCCNV或TbCSV侵染的普通烟植株上取食时间的延长而增加，这可能是其在植株上取食适应性增加的一个重要反应。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述及本研究的目的
• 1 双生病毒简介
• 1.1 玉米线条病毒属（Mastrevirus）
• 1.2 曲顶病毒属（Curtovirus）
• 1.3 伪曲顶病毒属（Topocuvirus）
• 1.4 菜豆金黄花叶病毒属（Begomovirus）
• 2 双生病毒的危害日趋严重
• 3 双生病毒在中国的发生
• 4 粉虱传双生病毒的研究
• 4.1 烟粉虱对双生病毒的获取和传播
• 4.1.1 烟粉虱有效获毒及传毒所需的最短时间
• 4.1.2 病毒在烟粉虱体内的潜伏期
• 4.1.3 病毒在烟粉虱体内的存留
• 4.1.4 烟粉虱传毒效率与获毒时间、虫口密度及接种位点的关系
• 4.1.5 烟粉虱获毒及传毒效率与虫龄及性别的关系
• 4.1.6 烟粉虱传播双生病毒的另两种途径:交配传播和经卵传播
• 4.2 寄主植物、病毒和内共生菌对烟粉虱传毒的影响
• 4.2.1 寄主植物
• 4.2.2 双生病毒的外壳蛋白
• 4.2.3 分子伴侣GroEL蛋白
• 4.3 双生病毒对烟粉虱生物学特性的影响
• 5 本研究的目的
• 第二章 基本材料和方法
• 1 基本材料
• 1.1 昆虫
• 1.2 植物
• 1.3 毒株
• 1.4 生态学研究相关的主要实验设备和仪器
• 1.4.1 适合烟粉虱研究的微虫笼
• 1.4.2 适合烟粉虱研究的养虫笼
• 1.4.3 人工气候室
• 1.4.4 其它设备
• 1.5 生化及分子生物学研究相关的主要仪器和化学试剂
• 1.5.1 主要仪器
• 1.5.2 主要化学试剂
• 2 方法
• 2.1 植物基因组DNA提取
• 2.2 烟粉虱基因组DNA提取
• 2.3 病毒DNA-A及DNAβ的检测
• 2.3.1 检测所用的特异性引物序列
• 2.3.2 PCR扩增体系及程序
• 2.3.3 PCR特异性扩增病毒DNA-A和DNAβ分子的片段大小
• 2.4 烟粉虱生物型检测方法
• 2.5 数据处理方法
• 第三章 烟粉虱对TYLCCNV及TbCSV的获取、存留及传播
• 1 材料与方法
• 1.1 供试昆虫和植物
• 1.2 植物及烟粉虱基因组DNA的提取
• 1.3 植物及烟粉虱体内TYLCCNV及TbCSV DNA-A及DNAβ的检测
• 1.4 烟粉虱获毒情况检测
• 1.5 TYLCCNV及TbCSV DNA-A及DNAβ在烟粉虱体内的存留
• 1.6 烟粉虱传毒效率的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 烟粉虱获毒时间长短对其带毒率的影响
• 2.2 TYLCCNV或TbCSV DNA在烟粉虱体内的存留
• 2.3 烟粉虱对TYLCCVN及TbCSV的传毒效率
• 3 讨论
• 第四章 烟粉虱交配传播及经卵传播TYLCCNV及TbCSV的检测
• 1 材料与方法
• 1.1 供试昆虫和植物
• 1.2 烟粉虱基因组DNA的提取
• 1.3 烟粉虱体内TYLCCNV和TbCSV DNA-A及DNAβ的检测
• 1.4 烟粉虱交配传播和经卵传播TYLCCNV及TbCSV的检测
• 1.5 带毒烟粉虱后代成虫的传毒能力
• 2 结果与分析
• 2.1 PCR检测烟粉虱交配传播TYLCCNV
• 2.2 PCR检测烟粉虱交配传播TbCSV
• 2.3 PCR检测携带TYLCCNV或TbCSV烟粉虱的后代
• 2.4 带毒烟粉虱后代成虫的传毒能力
• 3 讨论
• 第五章 烟粉虱在普通烟健康植株和带毒植株上的发育、存活和生殖
• 1 材料与方法
• 1.1 供试昆虫和植物
• 1.2 烟粉虱成虫在普通烟健康或带毒植株上的产卵量及寿命测定
• 1.3 烟粉虱在普通烟健康或带毒植株上的存活和发育历期
• 1.4 健康或带毒普通烟上发育羽化的烟粉虱在各自原寄主上的产卵量及寿命
• 1.5 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 烟粉虱在普通烟健康及带毒植株上的产卵量和寿命
• 2.2 烟粉虱在普通烟健康或带毒植株上的存活和发育历期
• 2.3 健康或带毒普通烟上羽化的烟粉虱在原寄主上的产卵量及寿命
• 3 讨论
• 第六章 无毒和带毒烟粉虱在棉花上的发育、存活和生殖
• 1 材料与方法
• 1.1 供试昆虫和植物
• 1.2 无毒及带毒烟粉虱的获得
• 1.3 无毒或带毒烟粉虱在棉花上的产卵量及寿命
• 1.4 无毒或带毒烟粉虱后代在棉花上的存活与发育
• 1.5 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 无毒或带毒烟粉虱在棉花上的产卵量和寿命
• 2.2 无毒或带毒烟粉虱后代在棉花上的存活率和发育历期
• 3 讨论
• 第七章 烟粉虱取食带毒植株对其羧酸酯酶活性的影响
• 1 材料
• 1.1 植物
• 1.2 烟粉虱
• 1.3 试剂
• 1.4 仪器
• 2 方法
• 2.1 标准曲线的制备
• 2.1.1 α—萘酚标准曲线的制备
• 2.1.2 蛋白质标准曲线的制备
• 2.2 单头烟粉虱羧酸酯酶酶活性测定
• 2.2.1 酶液的制备
• 2.2.2 羧酸酯酶酶活性测定
• 2.3 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 取食不同植株的烟粉虱羧酸酯酶酶活性频率分布
• 3.2 取食不同植株的烟粉虱羧酸酯酶活性
• 4 讨论
• 第八章 总讨论
• 1 烟粉虱对TYLCCNV及TbCSV的获取、存留及传播
• 2 寄主植物感染TYLCCNV及TbCSV有利于烟粉虱种群的繁衍
• 3 烟粉虱携带双生病毒对其发育、存活与生殖的影响
• 4 值得继续研究的几个问题
• 4.1 烟粉虱对双生病毒的获取及传播
• 4.2 携带双生病毒的烟粉虱对不同寄主植物的适应性
• 4.3 双生病毒的感染对烟粉虱及寄主植物的生理生化特性影响
• 4.4 TYLCCNV、TbCSV-烟粉虱-寄主植物的互作
• 5 本研究的创新之处
• 参考文献
• 附录一
• 附录二
• 附录三
• 附录四