運(yùn)用生態(tài)基因組學(xué)方法研究植物-昆蟲多營養(yǎng)級互作機(jī)課件

運(yùn)用生態(tài)基因組學(xué)方法研究植物-昆蟲多營養(yǎng)級互作機(jī)制Photo:HansSmid2019年8月5日，重慶運(yùn)用生態(tài)基因組學(xué)方法研究植物-昆蟲多營養(yǎng)級互作機(jī)制Photo1植物揮發(fā)物介導(dǎo)地上多層營養(yǎng)關(guān)系互作

2.環(huán)境因素對于植物昆蟲互作的影響3.植物土壤反饋機(jī)制對微生物群落構(gòu)成的影響123研究方向植物揮發(fā)物介導(dǎo)地上多層營養(yǎng)關(guān)系互作2.環(huán)境因素對于植物昆蟲2ThepowerofplantvolatilesTheHappening(2008)ThepowerofplantvolatilesTh3植物揮發(fā)物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用Dicke&Baldwin2010,TrendsPlantSci.植物揮發(fā)物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用Dicke&Baldwin4寄生蜂寄主搜索行為自然界食物鏈往往包含3層以上營養(yǎng)關(guān)系aHIPVs昆蟲誘導(dǎo)植物揮發(fā)物寄生蜂寄主搜索行為自然界食物鏈往往包含3層以上營養(yǎng)關(guān)系aHI5植物介導(dǎo)的地上食物網(wǎng)Kaplan2012,PLoSBiology植物介導(dǎo)的地上食物網(wǎng)Kaplan2012,PLoSBi6十字花科植物關(guān)聯(lián)的地上昆蟲群落十字花科植物關(guān)聯(lián)的地上昆蟲群落7昆蟲重寄生現(xiàn)象代表了高度進(jìn)化的第四層食物鏈初級寄生蜂的天敵，影響生物防治的成效Primaryhyperparasitoid（初級重寄生蜂）

Secondaryhyperparasitoid（次級重寄生蜂）自然界中重寄生現(xiàn)象可達(dá)50%可能對節(jié)肢動物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生下行效應(yīng)Sullivan1999,Annu.Rev.Entomol.;Harveyetal.2003,J.Anim.Ecol.Zhuetal.2014,J.Chem.Ecol.昆蟲重寄生現(xiàn)象代表了高度進(jìn)化的第四層食物鏈Primaryh800.20.40.60.800.20.40.60.8214352005200620071.01.0RelativeabundanceofparasitoidsabGregariouscocoonsofC.glomerataSolitarycocoonsofC.rubeculaPoelmanetal.2012,PLoSBiol.重寄生蜂田間調(diào)查00.20.40.60.800.20.40.60.821439昆蟲行為測定（Y形管嗅覺儀+田間實驗）Zhuetal.2015,Mol.Ecol.昆蟲行為測定（Y形管嗅覺儀+田間實驗）10運(yùn)用多學(xué)科交叉手段研究互作機(jī)制運(yùn)用的研究方法包括：代謝組學(xué)、蛋白組學(xué)、以及轉(zhuǎn)錄組學(xué)生態(tài)基因組學(xué)正式整合多種研究方法的新興領(lǐng)域基因蛋白代謝物質(zhì)特異性狀/互作機(jī)制運(yùn)用多學(xué)科交叉手段研究互作機(jī)制運(yùn)用的研究方法包括：基因蛋白代11重寄生蜂定位寄主的化學(xué)信號Zhuetal.2015,Mol.Ecol.重寄生蜂定位寄主的化學(xué)信號12(Differentiallyregulatedgenes:FC>2;FDR<0.05)植物對寄生昆蟲侵染的轉(zhuǎn)錄調(diào)控-100-50050100-120-100-80-60-40-20020406080100120PLS2(19.83%)PLS1(24.17%)Zhuetal.2015,Mol.Ecol.

(Differentiallyregulatedgene13昆蟲口腔分泌物（反流）Peiffer&Felton2009,J.Chem.Ecol.Poelmanetal.2011,PNAS可誘導(dǎo)植物防御反應(yīng)

半消化的植物組織，唾液，消化道微生物

昆蟲自身防御機(jī)制

反流現(xiàn)象與取食關(guān)聯(lián)并不密切昆蟲口腔分泌物（反流）Peiffer&Felton2014鱗翅目幼蟲唾液腺M(fèi)usseretal.2006,J.Chem.Ecol.VeglianteandHasenfuss2012,Annu.Rev.Entomol.

與取食密切相關(guān)

普遍存在于昆蟲各個生長階段

分泌唾液及產(chǎn)絲的主要器官mandiblesspinneret寄生對幼蟲特定器官的生理變化鱗翅目幼蟲唾液腺M(fèi)usseretal.2006,J15唾液腺轉(zhuǎn)錄組分析beta-glucosidase誘導(dǎo)植物對昆蟲的防御機(jī)制，特別是揮發(fā)物的產(chǎn)生寄生導(dǎo)致顯著下調(diào)Mattiaccietal.1995PNASMusseretal.2002NatureMorantetal.2008PhytochemistryConsalesetal.2012J.Exp.Bot.Zhuetal.2018PNASCusumanoetal.

2018Eco.Lett被寄生毛蟲唾液腺中發(fā)現(xiàn)大量的寄生蜂共生病毒（PDV）的轉(zhuǎn)錄信息唾液腺轉(zhuǎn)錄組分析beta-glucosidase誘導(dǎo)植物16植物揮發(fā)物分析Zhuetal.2018PNAS植物揮發(fā)物分析Zhuetal.2018PNAS17寄生蜂幼蟲間接干預(yù)植物防御體系寄生蜂益蟲重寄生蜂Zhuetal.2018,PNAS寄生蜂幼蟲間接干預(yù)植物防御體系寄生蜂益蟲重寄生蜂Zhuet18ParasitoidlarvaevirusesbacteriaParasiticwormsfungiCarnivoresHerbivoresHerbivore-associatedorganismsZhuetal.2014,NewPhytol.高等生物并非單一個體Parasitoidlarvaevirusesbacter19植物對植食昆蟲應(yīng)答機(jī)理Zhuetal.2014,NewPhytol.植物對植食昆蟲應(yīng)答機(jī)理Zhuetal.2014,Ne20群落間互作關(guān)系Zhuetal.2014,NewPhytol.群落間互作關(guān)系Zhuetal.2014,NewPh21植物與動物、微生物間的信息聯(lián)系植物與動物、微生物間的信息聯(lián)系22植物介導(dǎo)地上地下互作網(wǎng)絡(luò)3rdtrophiclevel2ndtrophiclevel1sttrophiclevelSoilorganisms植物介導(dǎo)地上地下互作網(wǎng)絡(luò)3rdtrophiclevel223Learnfromnature:未來農(nóng)業(yè)生態(tài)面臨的挑戰(zhàn)Mariotteetal.2017TREELearnfromnature:未來農(nóng)業(yè)生態(tài)面臨的挑戰(zhàn)24健康土壤構(gòu)建土壤生態(tài)系統(tǒng)存在極高的生物多樣性土壤生物對于生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)至關(guān)重要