飞蝗对绿僵菌IMI330189和MAD1蛋白的免疫应答

飞蝗对绿僵菌IMI330189和MAD1蛋白的免疫应答

论文摘要

绿僵菌菌株(IMI330189)是一种能有效防治害虫的昆虫病原真菌。MAD1蛋白是由绿僵菌产生、协助绿僵菌附着在昆虫体表对昆虫产生毒力的一种蛋白。本实验通过饵剂饲喂的方法研究了绿僵菌菌株(IMI330189)和MAD1蛋白单独或混合取食对飞蝗的免疫相关酶和Toll通路基因的影响。研究表明当绿僵菌菌株(IMI330189)和MAD1蛋白混合处理飞蝗时,其累计死亡率最高为55%。MAD1+IMI330189混合处理使飞蝗PO的活性增加,单独使用MAD1蛋白处理时致使飞蝗体内的PO、POD和SOD活性降低。在处理72小时后,检测了飞蝗的中肠和体内Toll通路4个基因(MyD88、Cactus、Pelle和CaN)的表达量,发现当MAD1蛋白和MAD1+IMI330189混合处理后,MyD88在中肠和虫体的表达明显下降,但在中肠与虫体的下调程度不一致。IMI330189显著提高了Cactus在中肠和体内的表达。而MAD1+IMI330189混合处理显著降低了Cactus在中肠和体内的表达。单独使用MAD1蛋白和IMI330189处理可显著增加Pelle基因在飞蝗中肠中的表达,而混合处理MAD1+IMI330189可抑制Pelle基因的表达。仅IMI330189和MAD1+IMI330189处理中,Pelle基因在虫体内的表达水平明显升高。另一方面,MAD1显著增加了中肠内CaN的表达。三种处理均显著影响和抑制了蝗虫虫体CaN基因的表达。由此可见,绿僵菌和MAD1蛋白混合处理显著影响了Toll信号通路上的基因,最终增强了蝗虫的感病力。但是,这些影响在飞蝗的不同部位存在显著差异,对飞蝗中肠中Toll通路相关的基因的影响明显大于对虫体中相关基因的影响。本实验同时检测了饵剂饲喂后飞蝗体内解毒酶(MFO)、几丁质酶(CHI)、和抗菌肽(AMP)的活力。研究发现,当蝗虫取食绿僵菌IMI330189和MAD1蛋白72小时后,宿主体内的解毒酶多功能氧化酶(MFO)、几丁质酶(CHI)和AMPs的活性显著增加。MFO、CHI和AMPs活性的增加激活了蝗虫的免疫系统。通过用酶联免疫吸附法测定经喷雾法处理后的飞蝗在第3、5、7天时,内的6种抗氧化酶的酶活,包括几丁质酶(CHI)、酚氧化酶(PO)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、活性氧(ROS)和抗菌肽(AMP);并通过qPCR法检测了处理后的蝗虫在第3、5、7天时体内的Chitinase、Diptericin、GNBP3这3种基因的表达量。结果表明,在MAD1蛋白、MAD1+IMI330189和IMI33019处理后的第3、5、7天,抗氧化酶几丁质酶、酚氧化酶、超氧化物酶、过氧化物酶、活性氧和抗菌肽活性均显著升高。qPCR结果显示,IMI330189在处理后第3天、5天和第7天显著抑制Chitinase活性,而MAD1、MAD1+IMI330189处理组在第5天显著抑制Chitinase。MAD1+IMI330189处理后第3、5、7天对Diptericin有明显抑制作用。第7天,MAD1+IMI330189和IMI330189显著抑制Diptericin的表达。MAD1+IMI330189在处理第3、5、7天对GNBP3有明显的抑制作用。与对照组相比,MAD1蛋白在处理后第3天能显著抑制GNBP3的表达。结果表明,飞蝗体内的几丁质酶、酚氧化酶、超氧化物酶、过氧化物酶、活性氧、抗菌肽等在体内增高从而激活飞蝗对MAD1和绿僵菌IMI330189侵入的免疫应答。而Chitinase、Diptericin和GNBP3等基因的表达受到抑制,会导致飞蝗感病力增强,容易致使飞蝗死亡。从防治应用的角度来看,建议采用MAD1+IMI330189混合用药对飞蝗有较好的防治效果。结论:1、通过饲喂法发现MAD1蛋白能够增加PO、SOD、MFO、CHI和AMPs活性,并能抑制MyD88,Pelle,Cactus和CaN基因表达量,从而抑制蝗虫的免疫反应而致使飞蝗死亡。2、通过喷施法检测MAD1蛋白能增强东亚飞蝗的受体识别,并引起飞蝗的免疫反应,而AMP的表达量表现为先升高后降低的趋势,飞蝗的死亡率增加。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • Abbreviations
  • CHAPTER 1 INTRODUCTION
  •   1.1 Locust Background
  •   1.2 Chemical control
  •   1.3 Biological control
  •   1.4 MAD1 Protein
  •   1.5 Mode of infection of Metarhizium anisopliae
  •   1.6 Host defense
  •   1.7 The Phenoloxidase System
  •   1.8 Antioxidant enzymes and immune related genes
  •   1.9 Toll Pathway
  •   1.10 Objectives
  •   1.11 Technical route of study
  • Chapter 2 Influence of Metarhizium anisopliae(IMI330189)and MAD1 Protein on enzymatic activities and Toll-related genes of Locusta migratoria
  •   2.1 Summary
  •   2.2 Materials and Methods
  •     2.2.1 Ethics Statement
  •     2.2.2 Locusta migratoria rearing methods and experimental conditions
  •     2.2.3 Fungal cultures
  •     2.2.4 MAD1 protein culture
  •     2.2.5 Bioassay
  •     2.2.6 Preparation of enzyme solution
  •     2.2.7 Enzyme Activity Assay
  •       2.2.7.1 Phenoloxidase
  •       2.2.7.2 Superoxide dismutase and Peroxidase
  •     2.2.8.Real-Time qRT-PCR
  •       2.2.8.1 Total RNA Isolation and cDNA synthesis
  •       2.2.8.2 Quantitative real-time reverse transcription-polymerase reaction
  •   2.3 Data analysis
  •   2.4 Results
  •     2.4.1 Virulence to Locusta migratoria
  •     2.4.2 Enzymatic activities in Locusta migratoria
  •     2.4.3 Relative quantitative expression of Myd88 m RNA in Locusta migratoria
  •     2.4.4 Relative quantitative expression of Cactus m RNA in Locusta migratoria
  •     2.4.5 Relative quantitative expression of Pelle m RNA in Locusta migratoria
  •     2.4.6 Relative quantitative expression of Ca N m RNA in Locusta migratoria
  •   2.5 Discussion
  • Chapter 3 Involvement of Multi-Function Oxidase,Chitinase and Attacin in the resistance of Locusta migratoria against Metarhizium anisopliae strain(IMI330189)and and MAD1 Protein
  •   3.1 Summary
  •   3.2 Material and Methods
  •     3.2.1 Locusta migratoria rearing and Experimental conditions
  •     3.2.2 Fungal Culture
  •     3.2.3 MAD1 protein culture
  •     3.2.4 Bioassay
  •     3.2.5 Enzyme preparation
  •     3.2.6 Enzyme activity assay
  •     3.2.7 Data analysis
  •   3.3 Results
  •     3.3.1 Application of Metarhizium anisopliae and MAD1 causing virulence to Locusta migratoria
  •     3.3.2 Influence of Metarhizium anisopliae and MAD1 protein on the activity of MFO in Locusta migratoria
  •     3.3.3 Influence of Metarhizium anisopliae and MAD1 Protein on the activity of Attacin in the Locusta migratoria
  •     3.3.4 Influence of Metarhizium anisopliae and MAD1 protein on the activity of Chitinase in Locusta migratoria
  •   3.4 Discussion
  • Chapter 4 The immune response of Locusta migratoria to Metarhizium anisopliae and MAD1 Protein
  •   4.1 Summary
  •   4.2 Material and Methods
  •     4.2.1 Locust rearing and Experimental conditions
  •     4.2.2 Fungal culture
  •     4.2.3 MAD1 protein culture
  •     4.2.4 Bioassay
  •     4.2.5 Enzyme assay and enzyme activity assay
  •   4.3 Real-Time qRT PCR
  •     4.3.1 Total RNA extraction and cDNA synthesis
  •     4.3.2 Quantitative Real-Time reverse transcription-polymerase chain reaction
  •     4.3.3 Data analysis
  •   4.4 Results
  •     4.4.1 Virulence to Locusta migratoria
  •     4.4.2 Influence of Metarhizium.anisopliae strain(IMI330189)and MAD1 on the activity of Chitinase in Locusta migratoria
  •     4.4.3 Influence of Metarhizium anisopliae strain IMI330189 and MAD1 on the activity of PO in the Locusta migratoria
  •     4.4.4 Influence of Metarhizium anisopliae strain IMI330189 and MAD1 on the activity of SOD in the Locusta migratoria
  •     4.4.5 Influence of Metarhizium anisopliae strain IMI330189 and MAD1 on the activity of POD in the Locusta migratoria
  •     4.4.6 Influence of Metarhizium anisopliae strain IMI330189 and MAD1 on the activity of ROS in the Locusta migratoria
  •     4.4.7 Influence of Metarhizium anisopliae strain IMI330189 and MAD1 on the activity of AMP in the Locusta migratoria
  •     4.4.8 Relative quantitative expression of Chitinase m RNA in the Locusta migratoria
  •     4.4.9 Relative quantitative expression of Diptericin m RNA in the Locusta migratoria
  •     4.4.10 Relative quantitative expression of GNBP3 m RNA in the Locusta migratoria
  •   4.5 Discussion
  • Chapter 5 Conclusion
  • References
  • Appendix
  • Acknowledgements
  • Author Biography
  • 文章来源

    类型: 博士论文

    作者: Nazir Ahmed Abro

    导师: 张泽华

    关键词: 绿僵菌菌株,蛋白,飞蝗,通路,酶活

    来源: 中国农业科学院

    年度: 2019

    分类: 基础科学,农业科技

    专业: 生物学,农业基础科学,植物保护

    单位: 中国农业科学院

    分类号: S432.44

    DOI: 10.27630/d.cnki.gznky.2019.000036

    总页数: 80

    文件大小: 4444k

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