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烟粉虱—寄主植物—植物双生病毒互作的生理机制初探

作　者: 童琳
导　师: 刘树生；周雪平
学　校: 浙江大学
专　业: 环境生物学
关键词: 烟粉虱 B生物型 ZHJ1生物型中国番茄黄化曲叶病毒烟草曲茎病毒超氧化物歧化酶过氧化氢酶过氧化物酶氨基酸
分类号: S43
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

烟草对于入侵我国的B型烟粉虱和我国本地的ZHJ1烟粉虱均是一种适合度较低的寄主植物，但B型烟粉虱在中国番茄黄化曲叶病毒(TYLCCNV)和烟草曲茎病毒(TbCSV)两种双生病毒侵染的烟草上取食，产卵量显著增加，寿命显著延长，而ZHJ1烟粉虱在感病烟草上取食，并未对其生殖和存活产生有利影响。为了探讨这两个生物型烟粉虱之间在与其所传病毒及寄主植物相互关系方面出现这些差异的生理机制，本文测定了取食健康烟草、TYLCCNV和TbCSV侵染的烟草的B型、ZHJ1烟粉虱体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)三种保护酶活性；测定了健康烟草和双生病毒侵染后的烟草韧皮部汁液中各游离氨基酸的含量和组成，以及取食不同处理烟草后B型和ZHJ1烟粉虱分泌的蜜露中的氨基酸含量和组成。结果如下：(1)保护酶活性测定结果表明，B型烟粉虱从棉花转移到健康或被病毒感染的烟草上后，体内SOD活性均显著上升，而且取食TYLCCNV、TbCSV感病烟草的烟粉虱酶活在1d时比取食健康烟草的显著高。而ZHJ1烟粉虱从棉花转移到健康或被病毒感染的烟草上后，体内SOD活性均显著下降，取食TYLCCNV、TbCSV感病烟草的烟粉虱酶活显著高于取食健康烟草的，但仍显著低于取食棉花的酶活。B型烟粉虱转移到烟草上取食诱导了其体内CAT活性，且双生病毒对植株感染进一步增强了这种诱导作用；POD也在双生病毒的影响下受到激活，而健康植株上没有这种情况出现。在ZHJ1烟粉虱中，虽然CAT活性的变化与B型的类似，双生病毒对其呈现有利作用，且双生病毒对POD的激活作用在转移1d后就明显地表现出来，但是可能由于SOD的低活性水平，使这两种酶活性变化的有利作用未能表现出来。SOD、CAT和POD活性的差异可能是B型烟粉虱在感病植株上取食后寿命增长、生殖力增加，而ZHJ1烟粉虱没有这种情况出现的一个原因。(2)TYLCCNV侵染的植株韧皮部汁液中氨基酸总量显著高于健康烟草，TbCSV侵染的植株中氨基酸总量显著低于健康烟草，并且各种游离氨基酸的变化也不一致，不过，这两种双生病毒对植物中氨基酸的组成比例的影响大多一致，因此，氨基酸的组成比例对烟粉虱的影响可能比氨基酸含量的大。Val、Met和Lys三种必需氨基酸在两种感病植株中的含量显著上升，它们可能是有利于烟粉虱生长发育的游离氨基酸。(3)TYLCCNV感病植株中氨基酸总量高于健康烟草，取食后的B型烟粉虱所分泌的蜜露中氨基酸总量较取食健康烟草的低，ZHJ1烟粉虱蜜露中氨基酸总量没有显著改变；TbCSV感病植株中氨基酸总量低于健康烟草，取食后的B型与ZHJ1烟粉虱蜜露中氨基酸总量均较健康烟草上的低，且ZHJ1烟粉虱蜜露的氨基酸总量降低幅度显著小于B型烟粉虱。这可能是由于双生病毒的存在使B型烟粉虱能够更好地吸收利用食物中的氨基酸，但对ZHJ1烟粉虱作用不明显。在双生病毒侵染的植株上取食的B型烟粉虱能更好地利用食物中的氨基酸，而ZHJ1烟粉虱没有这种机制存在，它所吸收的营养更多地以蜜露的形式排出体外而没有得到很好的利用。本研究的创新之处：(1)首次以比较研究入侵的B型烟粉虱和土著ZHJ1烟粉虱在“媒介昆虫—病毒—寄主植物”互作中生理反应的异同为切入点，探讨B型烟粉虱与所传病毒间出现互惠共生的生理机制。(2)比较了B型烟粉虱和ZHJ1烟粉虱取食TYLCCNV或TbCSV病毒侵染的植株后体内保护酶活性的动态变化，发现各处理中B型烟粉虱体内SOD活性均比ZHJ1的显著高，这可能是B型烟粉虱寄主适应能力高于本地ZHJ1烟粉虱的一个重要因素。(3)测定了TYLCCNV和TbCSV两种双生病毒对植物体内氨基酸的组成及含量影响，比较了B型烟粉虱和ZHJ1烟粉虱取食健康植株与感病植株后所分泌的蜜露中氨基酸含量和比例，结果初步表明，B型烟粉虱在被病毒感染的植株上取食，对氨基酸的利用能力比在健康植株上取食的高，而ZHJ1烟粉虱没有这种情况存在，这有助于解释B型烟粉虱入侵并取代本地ZHJ1烟粉虱的机制。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-13
第一章文献综述及研究目的  13-27
  1 烟粉虱及其大发生  13-14
    1.1 烟粉虱概述  13
    1.2 烟粉虱危害概况  13-14
  2 双生病毒  14-17
    2.1 双生病毒简介  14-15
    2.2 双生病毒危害及其在中国的发生  15-17
      2.2.1 双生病毒的危害  15-16
      2.2.2 双生病毒在中国的发生  16-17
  3 烟粉虱与粉虱传双生病毒  17-19
    3.1 双生病毒对烟粉虱生物学特性的影响  17-18
    3.2 烟粉虱与粉虱传双生病毒的大发生  18-19
  4 病毒对寄主植物的影响  19-20
    4.1 病毒诱导的植物防御反应  19
    4.2 病毒改变植物体内营养成分的组成  19-20
  5 烟粉虱与寄主植物的互作  20-25
    5.1 烟粉虱与植物诱导防御反应  20-22
      5.1.1 烟粉虱对植物防御反应的诱导  20-21
      5.1.2 烟粉虱对植物防御反应的应对  21-22
    5.2 烟粉虱对植物养分的利用  22-25
      5.2.1 烟粉虱的氨基酸代谢  22-23
      5.2.2 烟粉虱的糖分代谢  23-25
  6 研究目的、研究内容及技术路线  25-27
    6.1 研究目的  25
    6.2 研究内容  25-26
    6.3 技术路线  26-27
第二章基本材料和方法  27-35
  1 基本材料  27-30
    1.1 供试昆虫  27
    1.2 两生物型烟粉虱的采集、鉴定与维持  27-28
      1.2.1 烟粉虱的采集鉴定  27
      1.2.2 饲养条件  27
      1.2.3 纯度监测  27
      1.2.4 纯化方法  27-28
    1.3 供试植物  28
    1.4 感病植株  28
    1.5 生态学研究相关的主要实验设备和仪器  28-30
      1.5.1 人工气候室  28
      1.5.2 适合烟粉虱研究的微虫笼  28-29
      1.5.3 适合烟粉虱研究的养虫笼  29
      1.5.4 其它设备  29-30
    1.6 分子生物学研究相关的主要仪器和化学试剂  30
      1.6.1 主要仪器  30
      1.6.2 主要化学试剂  30
  2 方法  30-35
    2.1 植物病毒基因组DNA提取  30
    2.2 烟粉虱基因组DNA提取  30-31
    2.3 病毒DNA-A及DNAβ的检测  31-32
      2.3.1 检测所用的特异性引物  31
      2.3.2 PCR扩增体系及程序  31-32
    2.4 烟粉虱生物型的分子鉴定  32-33
    2.5 数据处理方法  33-35
第三章烟粉虱体内保护酶活性的变化  35-46
  1 材料  35-36
    1.1 供试昆虫与植物  35
    1.2 化学试剂  35-36
    1.3 实验仪器  36
  2 方法  36-39
    2.1 实验处理  36
    2.2 超氧化物歧化酶(SOD)活性测定  36-37
      2.2.1 酶液的制备  36
      2.2.2 SOD活性的测定  36-37
    2.3 过氧化氢酶(CAT)活性测定  37
      2.3.1 酶液的制备  37
      2.3.2 CAT活性的测定  37
    2.4 过氧化物酶(POD)活性测定  37-38
      2.4.1 酶液的制备  37-38
      2.4.2 POD活性的测定  38
    2.5 酶液蛋白质含量的测定  38
      2.5.1 蛋白质标准曲线的制备  38
      2.5.2 酶液蛋白质含量的测定  38
    2.6 数据分析  38-39
  3 结果  39-40
    3.1 各组SOD活性及比较  39
    3.2 各组CAT活性及比较  39-40
    3.3 各组POD活性及比较  40
  4 讨论  40-46
第四章双生病毒对植物韧皮部汁液及烟粉虱蜜露中氨基酸成分的影响  46-60
  1 材料  46-47
    1.1 供试昆虫与植物  46
    1.2 化学试剂和实验仪器  46-47
  2 方法  47-48
    2.1 韧皮部汁液的收集  47
    2.2 烟粉虱分泌蜜露的收集  47
    2.3 氨基酸含量的测定  47-48
      2.3.1 韧皮部汁液处理  47
      2.3.2 烟粉虱蜜露处理  47
      2.3.3 氨基酸测定方法  47-48
    2.4 数据处理方法  48
  3 结果  48-49
    3.1 病毒对烟草韧皮部汁液中氨基酸组份的影响  48-49
      3.1.1 病毒对烟草韧皮部汁液中氨基酸含量的影响  48
      3.1.2 病毒对烟草韧皮部汁液中氨基酸组成比例的影响  48-49
    3.2 取食不同处理植株的烟粉虱蜜露中的氨基酸含量及比例  49
  4 讨论  49-60
    4.1 植物韧皮部中氨基酸总量对烟粉虱N代谢的影响  50-51
    4.2 植物韧皮部中各游离氨基酸对烟粉虱N代谢的影响  51-60
第五章总讨论  60-63
  1 双生病毒对烟粉虱保护酶系的影响  60
  2 植物中与烟粉虱蜜露中的的氨基酸  60-61
  3 值得继续研究的几个问题  61-62
    3.1 双生病毒对烟粉虱体内解毒酶和代谢酶的影响  61
    3.2 双生病毒的感染对寄主植物营养代谢的影响  61
    3.3 烟粉虱体内营养生理的比较  61
    3.4 双生病毒对烟粉虱生殖生理的影响  61-62
  4 本研究的特色和创新之处  62-63
参考文献  63-76
附录  76-84

烟粉虱—寄主植物—植物双生病毒互作的生理机制初探

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