運用生態(tài)基因組學方法研究植物-昆蟲多營養(yǎng)級互作機課件

運用生態(tài)基因組學方法研究植物-昆蟲多營養(yǎng)級互作機制Photo:HansSmid2019年8月5日，重慶運用生態(tài)基因組學方法研究植物-昆蟲多營養(yǎng)級互作機制Photo1植物揮發(fā)物介導地上多層營養(yǎng)關系互作

2.環(huán)境因素對于植物昆蟲互作的影響3.植物土壤反饋機制對微生物群落構成的影響123研究方向植物揮發(fā)物介導地上多層營養(yǎng)關系互作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)關系aHIPVs昆蟲誘導植物揮發(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)關系aHI5植物介導的地上食物網(wǎng)Kaplan2012,PLoSBiology植物介導的地上食物網(wǎng)Kaplan2012,PLoSBi6十字花科植物關聯(lián)的地上昆蟲群落十字花科植物關聯(lián)的地上昆蟲群落7昆蟲重寄生現(xiàn)象代表了高度進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50%可能對節(jié)肢動物群落結構產(chǎn)生下行效應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運用多學科交叉手段研究互作機制運用的研究方法包括：代謝組學、蛋白組學、以及轉錄組學生態(tài)基因組學正式整合多種研究方法的新興領域基因蛋白代謝物質特異性狀/互作機制運用多學科交叉手段研究互作機制運用的研究方法包括：基因蛋白代11重寄生蜂定位寄主的化學信號Zhuetal.2015,Mol.Ecol.重寄生蜂定位寄主的化學信號12(Differentiallyregulatedgenes:FC>2;FDR<0.05)植物對寄生昆蟲侵染的轉錄調控-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可誘導植物防御反應

半消化的植物組織，唾液，消化道微生物

昆蟲自身防御機制

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

與取食密切相關

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Musseretal.2006,J15唾液腺轉錄組分析beta-glucosidase誘導植物對昆蟲的防御機制，特別是揮發(fā)物的產(chǎn)生寄生導致顯著下調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）的轉錄信息唾液腺轉錄組分析beta-glucosidase誘導植物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植物對植食昆蟲應答機理Zhuetal.2014,NewPhytol.植物對植食昆蟲應答機理Zhuetal.2014,Ne20群落間互作關系Zhuetal.2014,NewPhytol.群落間互作關系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植物介導地上地下互作網(wǎng)絡3rdtrophiclevel2ndtrophiclevel1sttrophiclevelSoilorganisms植物介導地上地下互作網(wǎng)絡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)至關重要