1、中國(guó)昆蟲(chóng)中國(guó)昆蟲(chóng)學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)2016學(xué)術(shù)年會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)表皮碳?xì)浠衔飫?dòng)態(tài)圖譜在豌豆蚜種內(nèi)分類中的應(yīng)用Dynamic cuticular hydrocarbon profile for intraspecific taxonomy in the pea aphid, Acyrthosiphon pisum報(bào) 告 人導(dǎo) 師SupersivorPh.D Candidate劉同先 教授陳 楠Nan ChenProf. T.-X. LiuBackgroundBalabanidou et al., 2016. PNAS.Ginzel & Blomquist, 2016. in Insect Hydroc

2、arbons: Biochemistry and Chemical Ecology.n-AlkanesSaturated methyl-branched HCsUnsaturated HCs昆蟲(chóng)表皮碳?xì)浠衔铮–uticular Hydrocarbon, CHC）是覆蓋在外表皮上的蠟質(zhì)層（上表皮）主要成分，其主要作用是保水，防止體表刮蹭損傷，在某些昆蟲(chóng)中應(yīng)用為接觸性信息素、性信息素、寄生蜂的寄主標(biāo)記信號(hào)等。常見(jiàn)CHC主要分為長(zhǎng)鏈（C21-C40）飽和烷烴、不飽和烯烴和帶有甲基支鏈烷或烯，其在結(jié)構(gòu)上的變異（碳鏈長(zhǎng)度，甲基支鏈及不飽和雙鍵的位置和數(shù)目）使其在不同物種中高度特異。Background

3、CHC圖譜在不同昆蟲(chóng)種間通常存在明顯的定性差異，被成功用于白蟻、螞蟻、蚊子、蜜蜂、蟋蟀等昆蟲(chóng)的種間分類，以及一些昆蟲(chóng)隱存種的鑒定。Odontotermes badiusOdontotermes tanganicusOdontotermes zambesiensisOdontotermes kibarensisKaib, 1991. Naturwissenschaften.Dietemann et al., 2003. PNAS基于紅牛頭犬蟻13種CHC組分相對(duì)含量區(qū)分其繁殖型和非繁殖型。CHC圖譜用于四種白蟻的分類鑒定。(a)和(b)，定性差異；(c)和(d)，相對(duì)含量差異。Objective

4、Chen et al., 2016. Insect Biochem. Mol. Biol.Hayashi et al., 2015. J. Chem. Ecol.關(guān)于CHC圖譜在昆蟲(chóng)種內(nèi)不同生物型、地理型、寄主?；图吧鐣?huì)性昆蟲(chóng)不同品級(jí)中的變異的報(bào)道相對(duì)較少；CHC圖譜能否用于豌豆蚜種內(nèi)分類和鑒定？定性差異還是定量差異？Results表一 本研究所用豌豆蚜五種地理型Morph Abbreviations Body color Collection Site Time Original hostGNYGreenFreeville, New York, USA2009Medicago sativa

5、GGSGreenLanzhou, Gansu, ChinaAug. 2014Medicago sativaGYNGreenYuxi, Yunnan, ChinaMar. 2010Vicia fabaRGSRedLanzhou, Gansu, ChinaApr. 2013Medicago sativaRQHRedDelhi, Qinghai, ChinaAug. 2014Medicago sativa圖一 豌豆蚜不同食物、地理型及發(fā)育階段對(duì)表皮碳?xì)浠衔铮–HC）總量的影響（正己烷提取法）MorphcodeSample size (N)Sequence identityGNY10100%GGS8

6、100%GYN9100%RGS10100%RQH9100%表二 五種地理型CoI基因序列變異比對(duì)線粒體CoI基因不適合豌豆蚜種內(nèi)分子變異的研究；人工飼料飼喂豌豆蚜可導(dǎo)致CHC總量上調(diào)；RGS型CHC總量高于GNY型；成蚜CHC總量高于三齡若蚜，且CHC總量在成蚜初期、末期相對(duì)穩(wěn)定。Results 85 m CAR/PDMS纖維頭提取CHC的效果最差，7 m PDMS纖維頭最優(yōu)；7 m PDMS 纖維頭與正己烷提取CHC效果無(wú)明顯定性差異，CHC主要成分為C25-C33正鏈飽和烷烴；7 m PDMS纖維頭適合用于CHC的研究。圖二 五種不同SPME纖維頭對(duì)CHC提取效果的定性比較ResultsS

7、PME和正己烷提取到的CHC種類相同；SPME提取到的CHC含有相對(duì)較少的短鏈（C29）飽和烷烴（n-C26 除外）；兩種方法提取到的長(zhǎng)鏈（C29）飽和烷烴相對(duì)含量無(wú)明顯差異（n-C33 除外）。圖三 SPME(7 m PDMS)與正己烷對(duì)豌豆蚜CHC各組分相對(duì)含量的比較。A. 試驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖；B. 兩種提取方法對(duì)CHC各組分相對(duì)含量影響Partial discussionIn Drosophila melanogaster, the two methods did reveal quantitative differences: compared to solvent extraction,

8、 SPME generally detected higher levels of unstaturated CHs (apart from 9-P in males) and lower levels of linear and methyl-branched alkanes (except 23-Br in females).Everaerts et al., 2010. PLoS One.Results Compound3rd instar nymphs2 d adults20 d adultsWinged adults (2 d)RankRankRankRankPentacosane9

9、999Hexacosane7888Heptacosane3663Octacosane5775Nonacosane2221Triacontane6556Hentriacontane1112Dotriacontane8447Tritriacontane4334CHC各組分相對(duì)含量在成蚜早期和末期相對(duì)穩(wěn)定；與3齡若蚜相比，成蚜C25-C29各組分相對(duì)含量相對(duì)穩(wěn)定，n-C31含量降低，其余組分含量升高； 有翅成蚜C25-C29各組分相對(duì)含量升高，C30-C33各組分相對(duì)含量降低。圖四 豌豆蚜不同發(fā)育階段CHC各組分的相對(duì)含量Results圖五 寄主轉(zhuǎn)移對(duì)豌豆蚜CHC各組分的相對(duì)含量的影響短時(shí)期寄主轉(zhuǎn)移

10、（三葉草轉(zhuǎn)蠶豆上1代）對(duì)豌豆蚜CHC各組分相對(duì)含量無(wú)明顯影響；長(zhǎng)世代(50代)寄主轉(zhuǎn)移對(duì)豌豆蚜CHC部分組分相對(duì)含量產(chǎn)生明顯影響，n-C26，n-C27含量降低，n-C31，n-C32含量升高； GNY morphGGS morphGYN morphRGS morphRQH morphCompoundRelative Abundance (n =7) RankRelative Abundance (n = 5) RankRelative Abundance (n = 6) RankRelative Abundance (n = 6) RankRelative Abundance (n = 6)

11、 RankPentacosane0.45 0.03 e90.52 0.09 e90.39 0.05 e90.38 0.15 d90.33 0.04 f9Hexacosane0.89 0.06 e81.53 0.23 de80.80 0.18 e81.04 0.07 d81.13 0.13 f8Heptacosane7.35 0.89 d610.43 1.26 cd48.04 1.17 c47.64 0.64 c58.49 1.08 de5Octacosane2.59 0.05 e75.57 0.32 de52.81 0.34 de77.05 0.28 c66.55 0.61 de6Nonaco

12、sane22.80 0.80 b224.40 2.11 b219.35 1.06 b335.85 0.98 a134.56 1.84 a1Triacontane7.65 0.73 d55.24 1.61 de65.53 0.44 cd514.55 1.02 b310.62 1.02 cd4Hentriacontane36.53 1.30 a115.60 1.69 bc336.73 1.57 a118.26 1.01 b214.50 1.13 c3Dotriacontane8.76 1.30 cd42.14 0.74 de74.42 0.62 cde66.36 0.71 c74.00 0.63

13、ef7Tritriacontane12.98 1.72 c334.60 4.59 a121.92 1.82 b28.87 1.81 c419.82 1.93 b2 F8, 54 = 150.12 F8, 36 = 37.11 F8, 45 = 152.51 F8, 45 = 146.17 F8, 45 = 91.89 P 0.0001 P 0.0001 P 0.0001 P 0.0001 P 0.0001 Results對(duì)于三種綠色型（GNY、GGS、GYN型）豌豆蚜，GGS型n-C33含量最高；GNY型n-C31含量最高， n-C29次之；GYN型n-C31含量最高，但n-C33次之。對(duì)于兩

14、種紅色型（RGS、RQH型）豌豆蚜， 均為n-C29含量最高，但RGS型n-C31次之， RQH型n-C33次之。表三 豌豆蚜五種不同地理型CHC各組分相對(duì)含量比較CHC barcoding圖六 利用CHC條碼進(jìn)行昆蟲(chóng)分類. （A）基于CHC圖譜推導(dǎo)的CHC條碼；（B）利用CHC條碼進(jìn)行蚜蟲(chóng)種間或種內(nèi)分類鑒定的一般流程。 CHC條碼：1.將CHC各組分按碳鏈由短到長(zhǎng)排列；2.將CHC各組分按相對(duì)含量由高到低排序，含量最高者編號(hào)為1，以此類推；3.按CHC各組分排列順序獲取各自編號(hào)，即為CHC條碼。Conclusion豌豆蚜體表碳?xì)浠衔?CHC)總量受不同食物來(lái)源、地理型和發(fā)育階段影響，但在成蟲(chóng)階段CHC總量趨于穩(wěn)定；不同固相微萃取(SPME)纖維頭對(duì)CHC提取結(jié)果有影響，在本研究中所使用的五種纖維頭中，7 m PDMS 為最佳纖維頭； SPME法(7 m PDMS)和有機(jī)溶劑(Hexane)提取法相較，二者定性結(jié)果一致，但在CHC各組分含量上有明顯差別；豌豆蚜成蚜期CHC各組分相對(duì)含量趨于穩(wěn)定，利用這一指標(biāo)可成功區(qū)分豌豆蚜五種不同地理型。12