红棕象甲血细胞吞噬致敏中关键受体基因的表达及功能分析

作     者：谭安然 

作者单位：福建农林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：侯有明

授予年度：2022年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

主      题：红棕象甲 免疫致敏 细胞免疫 吞噬作用 血细胞受体 

摘      要：红棕象甲(red palm weevil,RPW),Rhynchophorus ferrugineus Oliver,是危害我国棕榈科植物的重大入侵害虫。许多病原菌对红棕象甲有防控潜能,但是本实验室前期研究发现,该虫存在免疫致敏效应,即红棕象甲前期病原感染经历会增强后期再次遭遇病原时的免疫力,这严重制约了病原菌对该虫的生物防治效率。血细胞吞噬作用在红棕象甲免疫致敏中发挥关键作用,但是致敏引起血细胞吞噬能力增强的机制尚不清楚,血细胞表面分布着许多受体参与吞噬功能的调节,可能也参与了吞噬致敏的调节。因此本文对红棕象甲血细胞吞噬受体基因进行鉴定和表达分析,研究了红棕象甲幼虫血细胞受体对苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis、粘质沙雷氏菌Serratia marcescens两种病原菌及对应相关病原模式分子的吞噬致敏机制。主要研究结果如下:1.红棕象甲转录组中鉴定了5个Nimrod家族受体基因(Draper、Nim B1、Nim B2、Nim B3、Nim C)、4个TEP家族受体基因(TEP1、TEP2、TEP3、TEP4)和5个多巴胺通路相关基因(DAMB、TH、DOP1、DD2R、DDC),共14个候选基因。组织表达分析表明,Nim B2、TEP3、TEP4、TH、DOP1在血淋巴中高表达。病原致敏后受体基因表达分析表明:苏云金芽孢杆菌致敏24 h后,Nim B2和TEP3在五龄幼虫血淋巴中的表达量相较于注射PBS分别上调了58.63%和60.37%;注射粘质沙雷氏菌48 h后,多巴胺合成限速酶基因TH相较于注射PBS上调了92.63%。注射病原相关分子模式肽聚糖(peptidoglycan,PGN)12 h后,Nim B2的表达量是注射PBS的2.79倍,TEP3的表达量是注射PBS的2倍,与苏云金芽孢杆菌致敏Nim B2和TEP3上调表达一致;注射脂多糖(LPS)12 h后,TH表达量是PBS处理的1.35倍,与粘质沙雷氏菌致敏TH上调表达一致。综上,血细胞受体基因Nim B2和TEP3主要在血淋巴中表达,且可以被苏云金芽孢杆菌及肽聚糖诱导上调表达;TH主要在血淋巴和头部高表达,且可被粘质沙雷氏菌及脂多糖诱导上调表达。这些基因可能参与血细胞吞噬功能。2.随后我们探索了Nim B2、TEP3、TH在红棕象甲血细胞吞噬致敏中的作用。首先,苏云金芽孢杆菌致敏能够使红棕象甲产生免疫致敏效应,而干扰Nim B2后血细胞对苏云金芽孢杆菌的吞噬率相较于注射dse GFP下降了44.91%,同源致敏二次感染后病原清除能力显著下降了50.91%,幼虫存活率也由44%下降至20%;干扰TEP3后,血细胞对苏云金芽孢杆菌的吞噬率相较于注射dse GFP下降了40.09%,同源致敏二次感染后病原清除能力显著下降了36.59%,幼虫存活率由44%下降至21%。这表明抑制Nim B2、TEP3的表达会降低血细胞对苏云金芽孢杆菌的吞噬率和致敏效率。干扰TH后,血细胞对粘质沙雷氏菌的吞噬率、同源致敏二次感染后的病原清除能力、幼虫存活率均与dse GFP处理无显著差异。因此,苏云金芽孢杆菌致敏处理后TEP3和Nim B2表达量的上升是实现红棕象甲吞噬致敏的重要机制。综上所述,红棕象甲对苏云金芽孢杆菌存在免疫致敏效应,本研究从血细胞受体调控吞噬作用的角度入手,发现苏云金芽孢杆菌致敏诱导Nim B2、TEP3上调表达,进而促进血细胞对苏云金芽孢杆菌的吞噬作用增强,从而提高免疫致敏效率。本研究有助于揭示红棕象甲免疫致敏后抗性增强的机理,为提高红棕象甲生物防治效率提供理论依据。