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基于幼期复变态发育的花绒寄甲逃避松褐天牛幼虫免疫的机理研究

批准号:
32101538
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
高尚坤
依托单位:
学科分类:
森林培育学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
高尚坤

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
天牛类害虫钻蛀取食致死或携传病原间接造成大量林木死亡,给我国践行“绿水青山就是金山银山”理念和推进林业生态建设造成了极大的困难。花绒寄甲是寄生天牛类害虫的优秀天敌昆虫,在多种重大天牛的防治中发挥着重要作用。花绒寄甲幼虫属外寄生性鞘翅目昆虫,且缺乏寄生因子,其逃避寄主免疫的机理尚不清楚。本项目拟通过建立“花绒寄甲—松褐天牛”寄生系统,弄清花绒寄甲幼期复变态发育过程中形态结构和生活习性的变化,明确其逃避寄主免疫的生物学过程;通过体外分泌物的功能验证和代谢组成分分析,明确寄主对低龄幼虫的免疫识别和抑制效能;采用组织病理学方法追踪其寄生过程,明确大龄幼虫逃避寄主包囊和黑化作用的方式;通过检测寄主免疫功能指标变化和相关免疫基因表达情况,定性和定量地分析寄主的免疫反应特征,为研究花绒寄甲与天牛的互作关系提供理论支撑,为丰富“以虫治虫”的生防基础研究和脊椎动物对外寄生虫的先天性免疫策略提供新思路。
英文摘要
A large number of trees are directly bored by long-horned beetles or indirectly killed by carrying pathogens, which makes it very difficult to practice the conviction that “lucid waters and lush mountains are invaluable assets” and promote the forestry ecological construction. As an excellent parasitic natural enemy, Dstarcus helophoroides plays an important role in the control of many destructive long-horned beetles. The ectoparasitic larva belongs to coleopteran insect lacking parasitic factors and the mechanism of host immune evasion is still unclear. The parasitism system of “D. helophoroides-Monochamus alternatus” was established to clarify the changes of morphological structure and living habits during the development of hypermetamorphosis, and to reveal the biological process of host immune evasion; The immune recognition and inhibition effect of host on the young larvae through the functional validation and metabolic component analysis of external secretions. Histopathological methods were used to track the parasitism process and to determine the ways of older larvae to escape host encapsulation and melanization. The characteristics of host immune response were analyzed qualitatively and quantitatively by detecting the changes of host immune function indexes and the expression of related immune genes. The results would provide theoretical support for the study of the interaction between D. helophoroides and the long-horned beetles, and enrich the fundamental and application research of the bio-control technologies using natural enemies to control pests and present a novel idea for the innate immune strategies of vertebrates.
花绒寄甲是天牛类害虫的重要外寄生性天敌昆虫,在控制松褐天牛以及切断松材线虫病传播途径上发挥了重要作用。目前,花绒寄甲在生物生态学特性、人工大量繁育、贮藏和释放技术等方面的研究已日趋成熟,但对寄主免疫、发育和代谢的调控机理等基础研究上进展缓慢,尤其是其突破寄主免疫系统防御的策略亟待研究,这也直接决定了花绒寄甲幼期的发育表现和寄生效率。花绒寄甲寄生过程与其幼期发育过程是同步进行,两者是相辅相成、不和分割的,因此探究花绒寄甲与其寄主松褐天牛间的相互作用离不开其幼期复变态发育的研究。本研究通过建立“花绒寄甲幼虫-松褐天牛幼虫”寄生体系,分析了花绒寄甲幼期复变态发育规律以及花绒寄甲幼期的寄生特性,弄清其发育过程中形态结构和生活习性的变化,明确其调控寄主免疫的生物学过程,并分析了花绒寄甲寄生对寄主免疫反应的影响。主要研究结果如下: .1.弄清了花绒寄甲幼期的复变态发育规律。随花绒寄甲幼虫龄数增加,胸足形态由完整形态退化为冰淇淋状,爬行功能基本丧失;口器逐渐内缩,取食方式由游走在寄主体表叮咬伤口转变为将头部深入寄主体内营固定生活;个体大小随日龄增加呈指数型增长,胸足长度与体长比值随日龄增加呈显著降低趋势。.2.明确了花绒寄甲一龄幼虫是其寄生的关键阶段。25℃条件下,多数花绒寄甲初孵幼虫存活不超过3 d;花绒寄甲1日龄幼虫爬行能力最强;接种相同比例花绒寄甲幼虫,48 h内花绒寄甲幼虫基本成功寄生。花绒寄甲初孵幼虫偏好寄生天牛幼虫节间膜处和蛹的胸部;天牛幼虫被寄生时花绒寄甲幼虫处于1日龄末至2日龄初期。.3.花绒寄甲幼虫能够抑制松褐天牛幼虫免疫反应。与对照组和人工扎刺组相比,花绒寄甲幼虫的寄生导致血细胞数量、酚氧化酶活性和黑化能力显著降低,血细胞延展能力增强,包囊能力无显著差异。.本研究弄清了花绒寄甲幼期复变态发育中的形态结构的变化以及花绒寄甲寄生的关键阶段,明确了花绒寄甲的寄生对寄主松褐天牛幼虫免疫反应的影响,为揭示花绒寄甲与寄主互作机理和提高花绒寄甲寄生效果提供了科学依据。
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