稻纵卷叶螟的热适应及其与热激蛋白的关系开题报告

 2023-02-19 20:20:09

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)是水稻上常见迁飞性害虫,俗称刮青虫、白叶虫,苞叶虫等(盖立新,2009)。其主要寄主植物为水稻,广泛分布于各稻田区,是危害水稻正常发育,造成水稻产量损失的重要害虫之一,同时在大麦、小麦等作物上也见为害。该虫为害期在幼虫阶段,一龄幼虫啃食水稻叶片呈白点状,为害较轻;二龄三龄幼虫啃食呈短条状,使叶尖卷曲;四龄五龄幼虫为暴食期,食肉留皮,吐丝束叶致水稻叶片形成纵卷,为害严重。

根据联合国粮农组织统计,每年全世界因病虫害而减少的粮食产量约为粮食总产量的四分之一,其中因虫害损失约10-20%,水稻作为世界上最重要的粮食作物之一,集中种植于亚洲地区,而中国作为农业大国,是世界上水稻总产量最高的国家,水稻的产量占全球水稻总产量的三分之一,种植面积超过4.5亿亩。

而由于稻纵卷叶螟能破坏水稻的叶绿素组织,影响水稻叶片正常的光合作用,阻碍水稻对养分的吸收、运输、转换等,造成水稻卷叶、枯叶甚至落叶,导致水稻千粒重降低,秕谷增加,受害严重的可致整片稻田枯白颗粒无收。我国自上世纪70年代以来,稻纵卷叶螟在南方大部分稻区连年大发生,种群爆发情况严重,由于成虫迁飞特性,在北迁途中,对我国华南、江岭、江淮等多个稻区都会造成一定程度的危害(刘宇等,2008)。

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2. 研究的基本内容和问题

热激蛋白广泛存在于生物体内,当昆虫遭受温度胁迫时,热激蛋白作为逆境胁迫蛋白可被诱导合成,增加机体对温度的耐受性来保护机体免受热损伤。

本实验主要利用高温热激模拟稻纵卷叶螟在自然条件下遇到的极端气温变化情况,建立不同温度下连续热激品系,测定稻纵卷叶螟幼虫高温驯化品系和自然品系在不同温度下的存活状态,探究其热适应能力。

并将不同品系同龄期稻纵卷叶螟幼虫置于相同温度条件下,接受短期高温胁迫,再测量不同热处理阶段对照组与实验组生物学特征及热激蛋白基因Hsp70、Hsp90等在其体内不同部位(如头、胸、腹等)的表达量。

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3. 研究的方法与方案

培养箱内进行短时多次高温胁迫培养(对照组在始终常温恒温27℃培养箱中培养),测定某一代同龄期高温驯化品系与自然品系在同一温度下的存活能力,确定不同品系对高温的适应能力。

稻纵卷叶螟热激蛋白不同部位表达量测定:(1)取相同龄期大小适中高温驯化品系和自然品系稻纵卷叶螟幼虫,放置39℃培养箱热击60min和0min(对照),再进行粗解剖,每5头一组,三次重复,分部位收集放置液氮中备用;(2)取出后用研磨棒研磨均匀,运用TaKaRa MiniBEST Universal RNA Extraction Kit分离纯化试剂盒程序提取稻纵卷叶螟总RNA,使用琼脂糖凝胶电泳和微量分光光度计检测RNA完整度、纯度与浓度;(3)再利用PrimeScriptTMRT reagent Kit with gDNA Cperfect Real Time反转录试剂盒进行cDNA合成,合成好的cDNA样品放置-20℃(或者更低)保存;(4)最后用SYBR Primer Ex Taq试剂盒进行实时荧光PCR,每个样品进行3次重复测定,所获数据根据2-△△Ct法进行计算,从而获得稻纵卷叶螟幼虫不同部位热激蛋白相对表达量,计算得到的相对表达量差异采用单因素方差分析(ANOVA)法。

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4. 研究创新点

本课题实验虫源采用小麦续代饲养,简单易操作,解决了稻纵卷叶螟各项研究所需大量虫源的难题。

热激蛋白在国内外研究较为广泛,但对稻纵卷叶螟体内的热激蛋白与热适应的关系尚未清楚。本课题研究Hsp70等基因在受热后稻纵卷叶螟的不同部位(如头、胸、腹等)的表达量,确定稻纵卷叶螟体内热激蛋白基因表达的应激特征,具有一定的创新性。

本课题研究热激蛋白种类与表达量和稻纵卷叶螟耐热性的关系,将生态与分子实验相结合,共同揭示稻纵卷叶螟的热适应及其与热激蛋白的关系。

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5. 研究计划与进展

(1)2018年7月1日-2018年8月31日,建立稻纵卷叶螟高温驯化品系与自然品系,并不断延续,为之后实验打下基础;

(2)2018年9月1日-2018年11月30日,进行稻纵卷叶螟不同品系高温适应性调查,测定高温驯化品系和自然品系稻纵卷叶螟在高温热击条件下的生物学特性,得到高温作用后各品系的存活率指标。

(3)2018年12月1日-2018年2月28日,提取稻纵卷叶螟总RNA、进行反转录合成cDNA、实时荧光PCR实验,测量稻纵卷叶螟体内不同部位热激蛋白表达量,并分析其差异;

(4)2018年3月1日-2018年4月30日,撰写毕业设计论文、进行实验分析与总结,结题。

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