文章目录

ACKNOWLEDGEMENTS

ABSTRACT

摘要

1 Literature review

1.1 Introduction of M. persicae

    1.1.1 Pest status

    1.1.2 Life cycle

1.2 Control measure

    1.2.1 Chemical management

    1.2.2 Essential oils

1.3 Melaleuca alternifolia oil

1.4 Justification

1.5 Objective

1.6 Significance of study

2 Insecticidal and repellent activity of M. alternifolia essential oil against M. persicae

2.1 Materials and Method

    2.1.1 Bio-safety

    2.1.2 Myzus persicae culture

    2.1.3 Deterrent bioassay

    2.1.4 Contact bioassay

2.2 Results and Discussion

    2.2.1 Repellency effect

    2.2.2 Contact toxicity

    2.2.3 Lethal concentrations

3 Gene expression profiling of M. aternifolia essential oil against M. persicae

3.1 Materials and Methods

    3.1.1 Preparation of essential oil from M. alternifolia

    3.1.2 Myzus persicae culture

    3.1.3 Contact toxicity/ lethal concentration

    3.1.4 Real-Time Quantitative PCR (qRT-PCR)

    3.1.5 Analysis

3.2 Results and Discussion

    3.2.1 Gene expression of OSD gene

    3.2.2 Gene expression of TOL gene

    3.2.3 Gene expression of ANT gene

    3.2.4 Gene expression of HSP 60

    3.2.5 Gene expression of FPPS Ⅰ

4 Explore insecticidal potential of M.alternifolia essential oil against M.persicae

4.1 Computation Methods

    4.1.1 Sequence analysis and modelling

    4.1.2 Ligand preparation and molecular docking

    4.1.3 Molecular dynamics simulations

    4.1.4 Free energy calculation

4.2 Result and Discussion

    4.2.1 In-silico studies

    4.2.2 Structural Description of the OSD,FPPS Ⅰ,and HSP 60 3D Model

    4.2.3 Molecular docking and molecular dynamics simulation

    4.2.4 Molecular dynamics simulation,MMGB/BSA

5 Fumigant effects and transcriptomix analysis of terpinen-4-ol on M.persicae

5.1 Materials and Method

    5.1.1 Myzus persicae culture

    5.1.2 Bioassay of M.persicae

    5.1.3 Insecticide exposure,RNA extraction,library preparation and sequencing

    5.1.4 Bioinformatics analysis of RNA-Seq and differential expression analysis

5.2 Results and Discussion

    5.2.1 Fumigant bioassay

    5.2.2 Synergistic effects

    5.2.3 Transcriptome sequencing analysis of M.persicae treated with terpinen-4-ol

    5.2.4 Go and KEGG analysis of DEGs

6 Conclusions

7 Reference

作者简介

文章摘要:茶树精油是桃金娘科（Myrtaceae）白千层属（Melaleucal）植物互叶白千层的新鲜枝叶经水蒸汽蒸馏而得无色至淡黄色的精油,目前被广泛应用于医疗、日化等领域中,具有良好的广谱杀菌抑菌保健作用。课题组前期分析了茶树精油的主要成分,并明确了茶树精油及其主要活性成分4-松油醇对储粮害虫具有良好的杀虫活性,但其对桃蚜的杀虫作用尚未有报道。本文结合前期工作基础,研究了茶树精油及其主要成分对桃蚜的生物活性,探讨了茶树精油对桃蚜体内基因表达的影响,并基于计算机辅助药物设计技术明确了 4-松油醇与作用靶点的结合模式,通过转录组分析初步研究了桃蚜应答4-松油醇熏蒸胁迫的相关基因表达模式,为进一步研究4-松油醇对蚜虫的杀虫分子机制提供了前期基础。主要结果如下:1、茶树精油对桃蚜的驱避和触杀活性研究生物活性测定实验结果表明,茶树精油对桃蚜的驱避和触杀作用较好,且具有时间和剂量效应;浓度为2g/L茶树精油处理试虫48 h后,其对桃蚜的驱避指数（deterrence index,DI）为0.75;浓度为4g/L茶树精油处理试虫72 h后,其对桃蚜的触杀效果可达92.58%;茶树精油处理24 h对桃蚜触杀活性的LC30和LC50值分别为0.08 g/L、0.36 g/L,表明茶树精油具有良好的触杀活性。2、茶树精油对桃蚜体内基因表达的影响分别采用LC30、LC50剂量的茶树精油持续处理供试蚜虫,qRT-PCR检测处理桃蚜24h后HSP60、OSD、TOL、ANT和FPPSⅠ的基因表达水平变化。结果表明,在LC50剂量下,5种基因中有4种（OSD,ANT,HSP 60和FPPSⅠ）表现为上调,而TOL基因在LC30剂量下表现出较高的上调表达:AAT的基因表达水平在低剂量（LC30）暴露下呈抑制作用,而在LC50剂量下表现为诱导作用。3、基于计算机辅助药物设计技术研究4-松油醇与作用靶点的结合模式通过计算机辅助药物设计技术对HSP60、OSD、TOL、ANT和FPPS Ⅰ基因进行同源建模,将获得的目标蛋白与4-松油醇进行分子对接,研究了其结合模式。结果表明,4-松油醇对OSD,FPPS Ⅰ和HSP 60蛋白的作用系数（C-系数）分别为5.23和4.55和4.42,这表明4-松油醇对OSD的结合亲和力略高于FPPSⅠ和HSP 60蛋白。通过MMGB/PBSA计算4-松油醇与OSD,FPPS Ⅰ和HSP 60的结合自由能,明确4-松油醇对OSD、FPPSⅠ和HSP 60的结合自由能分别为-10.34、-9.43和-7.94 kcal/mol。上述结果为茶树精油主要杀虫活性成分4-松油醇构效关系的研究奠定了基础。4、茶树精油主要成分对桃蚜的熏蒸活性及其胁迫响应转录机制初探茶树精油中4-松油醇和Y-松油烯对桃蚜的熏蒸活性测定结果表明,4-松油醇和γ-松油烯在3μL/L的浓度下处理桃蚜72 h后,死亡率分别为96.3%和85.7%;而在6 μL/L的浓度下,α-蒎烯和β-石竹烯处理72 h后,桃蚜死亡率分别为83%和65.5%。α-蒎烯和β-石竹烯对4-松油醇和γ-松油烯的熏蒸活性具有良好的增效作用,其中α-蒎烯与4-松油醇混合使用对桃蚜熏蒸杀虫效果最好,死亡率达80%。可见,4-松油醇与α-蒎烯等萜烯类化合物的混合使用在桃蚜防治上具有良好的应用前景。用浓度为LC30的4-松油醇熏蒸处理桃蚜后,通过转录组测序的方法分析了其差异表达的基因,发现经4-松油醇处理后,桃蚜中有922个差异表达的基因,其中399个基因表达量上调,523个基因表达量下调。通过GO和KEGG途径分析,明确差异表达基因显著富集于线粒体电子传递、代谢途径等通路,这为进一步研究4-松油醇对桃蚜影响的分子机制提供了前期基础。

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