取食无昆虫成分人工饲料蠋蝽的转录组研究及饲养成本分析

论文摘要

蠋蝽是极具开发潜力的捕食性天敌昆虫，可控制多种鳞翅目、鞘翅目、膜翅目和半翅目农林业害虫。本文研发了蠋蝽无昆虫成分人工饲料，应用营养基因学的方法对取食人工饲料和柞蚕蛹的蠋蝽转录组进行了测序分析。经连续12代饲喂，评价了人工饲料对蠋蝽生长发育的影响，并分析了饲养成本：用一种由猪肝、鸡蛋和金枪鱼为主成分且无昆虫成分的人工饲料饲喂蠋蝽6代。通过测试发现，取食人工饲料的蠋蝽卵和成虫的体重及体长、产卵量及卵孵化率等生物学特性均与取食柞蚕蛹的蠋蝽存在显著差异。从二龄若虫到成虫的发育历期、产卵前期显著地延长，自残比例较高。若虫体重、体长、成虫寿命、二龄到成虫的存活率及可育率随代数的增加有所改善，但是性比（:）有所下降。这些变化可能表明蠋蝽对人工饲料有了一定的适应，饲料也对蠋蝽种群进行了选择。取食两种食物的蠋蝽卵和一龄若虫发育历期、一龄到二龄的存活率都没有显著变化。雌虫都比雄虫重，但是雄虫寿命比雌虫寿命偏长。通过对取食人工饲料和柞蚕蛹的蠋蝽转录组进行测序，经分析发现，在13,872个差异表达基因中，10,261个基因在取食人工饲料的蠋蝽中发生了上调。此外在取食人工饲料的蠋蝽中，许多与营养相关的基因在许多代谢通路中发生了富集，这表明饲料中的一些营养成分可能在某种程度上表现过剩。这个研究显示，用营养基因组学方法有望破译饲料变化对昆虫的影响及如何改良人工饲料。由食物变化引起的基因表达的变化与观察到的取食不同食物的蠋蝽的生理学差异有关。与这些差异生理特性相关的差异表达基因被发现，如热激蛋白90、精液蛋白、保幼激素酯酶、SOD、触角酯酶CXE19和气味绑定蛋白15。值得注意的是转录组分析使得我们能够分析饲料对雄虫性能的影响（即精液蛋白的表达），这个通过生活史分析是很难做到的。笔者还发现一些与营养相关的代谢通路及营养调控差异表达基因，由此获得了对饲料更多的信息反馈，因此，可以更有效地优化该人工饲料。此外，一些SNP及微卫星标记被预测，这有助于鉴定蠋蝽种群的多态性。通过用无昆虫成分人工饲料连续12代饲喂蠋蝽，观察其对蠋蝽生物学特性的影响。经研究发现，在若虫和成虫阶段都取食人工饲料的蠋蝽，若虫发育历期显著延长，净繁殖率（R0）和内禀增长率（rm）都比取食柞蚕蛹的低。此外，用人工饲料饲喂蠋蝽的费用是用柞蚕蛹饲喂的1.7倍。基于转录组的结果对人工饲料进行改良，将潜在地减少用人工饲料饲喂蠋蝽的费用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 蠋蝽研究进展
• 1.1.1 蠋蝽生物学和生态学概述
• 1.1.2 蠋蝽人工繁殖技术
• 1.1.3 产品包装、释放与控害效果
• 1.2 捕食性蝽类无昆虫成分人工饲料研究进展
• 1.2.1 人工饲料研究进展
• 1.2.2 人工饲料费用
• 1.3 营养基因组学在昆虫饲料改良中的应用
• 1.3.1 营养基因组学介绍
• 1.3.2 昆虫中的营养基因组学研究
• 1.3.3 高通量测序在营养基因组学中的应用
• 1.4 本文研究背景、意义及技术路线
• 1.4.1 研究背景及意义
• 1.4.2 技术路线
• 第二章 用无昆虫成分人工饲料和柞蚕蛹连代饲养蠋蝽
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 供试虫源
• 2.1.2 食物准备
• 2.1.3 用柞蚕蛹饲喂
• 2.1.4 用人工饲料饲喂
• 2.1.5 生活史评价
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 人工饲料对蠋蝽卵和若虫体重的影响
• 2.2.2 人工饲料对蠋蝽卵和若虫体长的影响
• 2.2.3 人工饲料对蠋蝽发育历期的影响
• 2.2.4 人工饲料对蠋蝽成虫体重、体长、产卵前期和寿命的影响
• 2.2.5 人工饲料对蠋蝽卵孵化率、若虫存活率、性比、产卵量及可育率的影响
• 2.2.6 人工饲料对蠋蝽自残率的影响
• 2.3 讨论
• 第三章 不同营养源蠋蝽转录组测序分析
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 供试虫源
• 3.1.2 cDNA 文库准备和转录组 Illumina 测序
• 3.1.3 qRT-PCR 验证
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 测序及序列组装
• 3.2.2 注释结果概括
• 3.2.3 预测的蛋白注释
• 3.2.4 GO 分类
• 3.2.5 COG 分类
• 3.2.6 KEGG 分析
• 3.2.7 蛋白编码域预测
• 3.2.8 差异表达基因（DEG）统计
• 3.2.9 差异表达基因（DEG）的 GO 分类
• 3.2.10 差异表达基因（DEG）的 KEGG
• 3.2.11 与差异生物学特性相关的差异表达基因（DEG）
• 3.2.12 与人工饲料相关差异表达基因的 KEGG
• 3.2.13 预测的分子标记
• 3.2.14 qRT-PCR 验证
• 第四章 多代饲喂蠋蝽饲养成本分析
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 昆虫种群和人工饲料
• 4.1.2 试验设计
• 4.1.3 统计分析
• 4.1.4 费用分析
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 不同食物对卵和若虫体重的影响
• 4.2.2 不同食物对卵和若虫体长的影响
• 4.2.3 不同食物对卵和若虫发育历期的影响
• 4.2.4 不同食物对卵和若虫存活率的影响
• 4.2.5 不同食物对雌虫繁殖参数的影响
• 4.2.6 不同食物对倍增时间和饲养费用的影响
• 4.3 讨论
• 第五章 全文结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简历