稻纵卷叶螟海藻糖酶基因的克隆、分子特性和表达分析

【目的】海藻糖酶(trehalase,Tre)是昆虫体内海藻糖代谢的一个关键酶,包括可溶型(Tre1)和膜结合型(Tre2)两种类型,在昆虫发育和能量调节中具有重要作用。本研究旨在克隆稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis海藻糖酶基因(Cm Tre),解析其在稻纵卷叶螟不同发育阶段和不同组织中的表达模式,分析该基因及酶蛋白的分子特征。【方法】通过稻纵卷叶螟转录组数据结合RACE技术,克隆稻纵卷叶螟Cm Tre的全长c DNA序列,并对该基因进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR(RT-q PCR)解析Cm Tre在稻纵卷叶螟不同发育阶段及成虫不同组织部位的m RNA表达模式。【结果】获得两种类型的稻纵卷叶螟Cm Tre基因,即可溶型海藻糖酶基因Cm Tre1和膜结合型海藻糖酶基因Cm Tre2。Cm Tre1的全长c DNA长度为2 364 bp,开放阅读框长1 704 bp,编码567个氨基酸;Cm Tre2的全长c DNA长度为2 079 bp,开放阅读框长1 923 bp,编码640个氨基酸。生物信息学分析表明,Cm Tre前端有一个信号肽,Cm Tre1无跨膜结构,Cm Tre2有一个跨膜结构。同源性和聚类分析表明,Cm Tre1和Cm Tre2的氨基酸序列与竹蠹螟Omphisa fuscidentalis海藻糖酶Tre1和Tre2氨基酸序列的一致性最高,分别为74%和79%。同源建模预测结果显示,Cm Tre1的三维分子结构包含19个α螺旋和2个β折叠片;Cm Tre2的三维分子结构含有23个α螺旋,没有β折叠片。RT-q PCR结果显示,Cm Tre在稻纵卷叶螟整个发育历期都有表达,在成虫期表达水平最高,在整个幼虫期都有相对稳定的表达;Cm Tre1在蛹期表达水平最低,Cm Tre2在5龄幼虫时期表达水平最低。Cm Tre在所检测的成虫组织(中肠、体壁、马氏管、头、卵巢、脂肪体、肌肉和精巢)中均有表达;Cm Tre1在中肠和体壁中的表达水平较高,Cm Tre2在肌肉和中肠中的表达水平较高。【结论】本研究克隆了稻纵卷叶螟两种类型的海藻糖酶基因,分析了其基因特征和表达模式。研究结果为阐明海藻糖酶基因的功能进而以海藻糖酶基因为靶标防治害虫奠定了基础。     

稻纵卷叶螟几丁质合成酶及合成通路相关酶基因的鉴定及表达分析

【目的】稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis(Guenee)是水稻上的四大害虫之一,危害较为严重,近年来以几丁质合成和代谢过程作为害虫防治的标靶研究已成为热点。为阐明几丁质合成酶及合成通路上关键酶的作用,本研究开展了对稻纵卷叶螟几丁质合成酶及合成相关通路上关键酶的克隆及时空表达分析。【方法】本研究基于稻纵卷叶螟转录组,结合PCR及RACE技术,克隆了几丁质合成酶代谢通路上的4条基因的c DNA全长;利用生物信息学软件对序列进行结构预测、序列比对和进化分析;采用实时定量PCR技术研究了4条基因在不同虫态和幼虫的不同组织中的表达情况。【结果】获得了2条几丁质合成酶序列及2条合成通路上的基因序列,包括几丁质合成酶A(Chitin synthase A,CHSA),几丁质合成酶B(Chitin synthase B,CHSB),N-乙酰葡糖胺磷酸变位酶(Phosphoacetylglucosamine mutase,PGM和UDP-N-乙酰葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-N-acetylglucosamine pyrophosphorylase,UAP),并分别命名为Cm CHSA、Cm CHSB、Cm PGM和Cm UAP;序列分析显示Cm CHSA序列全长4 868 bp,编码1 564个氨基酸。Cm CHSB序列全长4 651 bp,编码1 525个氨基酸。Cm PGM全长1 934 bp,编码548个氨基酸。Cm UAP序列全长1 837 bp,编码487个氨基酸。实时定量研究表明,Cm UAP和Cm PGM在血淋巴中表达量最高,Cm CHSA在头部和表皮中表达量较高,而Cm CHSB在中肠中表达量最高。【结论】本研究得到了稻纵卷叶螟几丁质合成路径的4个关键酶基因c DNA全长,它们在稻纵卷叶螟的不同组织和虫态中呈现了差异显著的时空表达,本文为进一步探究稻纵卷叶螟的几丁质合成酶的生理功能和几丁质的合成代谢途径奠定了基础。     

基于机器视觉和深度学习的稻纵卷叶螟性诱智能监测系统

【目的】为减轻基层测报人员工作量,提高稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis性诱测报的准确率和实时性,实现监测数据可追溯,建立了基于机器视觉的稻纵卷叶螟性诱智能监测系统。【方法】稻纵卷叶螟性诱智能监测系统包括基于机器视觉的智能性诱捕器、基于深度学习的稻纵卷叶螟检测模型、系统Web前端和服务器端。利用工业相机、光源和Android平板搭建了智能性诱捕器的机器视觉系统;建立了基于改进的YOLOv3和DBTNet-101双层网络的稻纵卷叶螟检测模型;利用HTML, CSS, JavaScript和Vue搭建系统Web前端展示稻纵卷叶螟检测与计数结果;使用Django框架搭建服务器端,对来自智能性诱捕器通过4G网络上传的图像进行接收与结果反馈;采用MySQL数据库保存图像和模型检测结果等信息。【结果】基于机器视觉的稻纵卷叶螟性诱智能监测系统利用智能性诱捕器自动定期上传稻纵卷叶螟图像至服务器,部署在服务器上的目标检测模型对稻纵卷叶螟成虫进行实时自动检测,精确率和召回率分别达97.6%和98.6%;用户可通过Web前端查看稻纵卷叶螟检测结果图。【结论】基于机器视觉的稻纵卷叶螟性诱智能监测系统实现了图像的定时自动采集、稻纵卷叶螟成虫的准确检测与计数,实现了稻纵卷叶螟性诱监测的智能化和实时性,减轻了测报人员的工作量,监测数据可追溯。     

辣椒素对西花蓟马雌成虫体内解毒酶活性的影响

【目的】为明确非挥发性次生物质辣椒素对西花蓟马Frankliniella occidentalis雌成虫体内解毒酶活性的影响。【方法】将菜豆叶片研碎离心后取上清液作为西花蓟马的液态饲料,将不同浓度的辣椒素添加到饲料中,饲养西花蓟马雌成虫48、72、96 h后,分别测定西花蓟马体内羧酸酯酶(Car E)、谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)、乙酰胆碱酯酶(AChE)和多功能氧化酶(MFO)的活性。【结果】低剂量辣椒素能诱导西花蓟马雌成虫体内GSTs、AChE和MFO活性明显升高,高剂量辣椒素抑制GSTs、AChE及MFO活性。不论在哪一种辣椒素浓度下,Car E活性一直受到抑制。辣椒素浓度和处理时间对GSTs及AChE活性无明显交互作用,但对Car E及MFO有明显的交互作用,处理时间越长,作用越显著。【结论】西花蓟马雌成虫体内解毒酶活性在次生物质辣椒素处理下发生了明显的变化,说明西花蓟马通过解毒酶适应次生物质对其的影响,但解毒酶的变化有剂量和时间效应。     

稻纵卷叶螟对43种禾本科植物挥发物的触角电位(EAG)反应

【目的】为了筛选对稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis成虫有生物活性的植物挥发物,为开发植物引诱剂诱集稻纵卷叶螟提供依据。【方法】采用触角电位技术(Electroantennogram,EAG)测定了稻纵卷叶螟雌雄蛾对来自禾本科植物的43种挥发物的触角电位反应。【结果】稻纵卷叶螟雌、雄蛾对50 000μL/L反-2-己烯醛的EAG反应分别较对照高16.6倍、10.9倍。稻纵卷叶螟雄蛾对50 000μL/L正戊醛的EAG反应值为(7.347±1.582)m V,是对照的2.6倍;对5 000μL/L和50 000μL/L苯甲醛的EAG反应分别较对照高2.0倍、2.4倍;对50μL/L、500μL/L水杨酸甲酯的EAG反应较对照分别提高了65.2%、72.1%。【结论】反-2-己烯醛、正戊醛、苯甲醛、水杨酸甲酯对稻纵卷叶螟具有EAG活性,可能为稻纵卷叶螟植物源引诱剂的主要成分。     

溴氰菊酯对飞蝗羧酸酯酶基因表达的影响

【目的】研究溴氰菊酯作用下飞蝗羧酸酯酶基因的mRNA表达特性,为溴氰菊酯的代谢解毒及飞蝗Locusta migratoria防治中抗性风险的评估提供基础资料。【方法】本文采用不同剂量溴氰菊酯处理3龄飞蝗,提取总RNA,体外反转录合成cDNA模板,采用Real-time PCR技术分析飞蝗羧酸酯酶基因在溴氰菊酯不同浓度和不同时间处理后的表达模式。【结果】飞蝗经不同浓度溴氰菊酯处理12 h后,LmCesA3和LmCesE1表现为诱导效应;除LmCesA2外,其余羧酸酯酶基因经溴氰菊酯LD30剂量处理后分别在不同的时间点表现为诱导效应。【结论】5个羧酸酯酶基因LmCesA1、LmCesA3、LmCesD1、LmCesE1和LmCesI1可以被溴氰菊酯诱导,表明其可能参与飞蝗对溴氰菊酯的代谢解毒及抗性产生。     

水稻施用硅肥对稻纵卷叶螟幼虫保护酶和解毒酶活性的影响

【目的】研究施硅水稻对稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis(Guenée)幼虫保护酶(过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD、超氧化物歧化酶SOD)和解毒酶(谷胱甘肽-S-转移酶GST、乙酰胆碱酯酶ACh E)活性的影响,为探明硅增强水稻抗稻纵卷叶螟的机理和稻纵卷叶螟的综合治理提供依据。【方法】采用感虫水稻品种TN1,设置2种施硅水平,即0.32 g Si/kg土壤(Si+)和不施硅(Si-),测定取食水稻24、48、72、96 h后3龄幼虫体内CAT、POD、SOD、GST、ACh E活性的动态变化。【结果】幼虫取食Si+水稻前期(24~48 h),CAT、POD、SOD活性呈上升趋势,并在48 h时达到最高值;取食后期(48~96 h),CAT、POD、SOD活性下降并在96 h时显著低于Si-处理。在Si-处理中,幼虫CAT和POD活性"先降低、再升高",SOD活性呈一直增大的趋势。取食Si+水稻幼虫GST活性始终显著高于Si-处理,而ACh E活性均低于Si-水稻,并在72 h和96 h时显著低于Si-水稻。处理间幼虫存活率存在显著差异,Si+水稻上1龄和3龄幼虫的存活率显著低于Si-水稻。这些结果说明,硅处理可能使稻纵卷叶螟幼虫产生应激反应引起保护酶活性在短时间内增大,但取食一段时间后保护酶活性下降。ACh E活性受到抑制,会引起昆虫神经传导的异常反应,造成昆虫死亡。【结论】硅可能通过参与植物的生理代谢过程,诱导植物增加次生代谢物的合成和积累,引起稻纵卷叶螟保护酶和解毒酶的活性变化,可能会影响稻纵卷叶螟的存活。     

利用小麦苗饲养稻纵卷叶螟的方法

【目的】目前,虽然已有利用玉米苗饲养稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis的成功方法,但仍然存在着玉米苗冬天不易种植、饲养成本较高的问题,因此,本文研究了一种在室内以小麦苗替代玉米苗连续继代饲养稻纵卷叶螟的方法,从而使室内饲养该虫变得更简便和经济。【方法】将稻纵卷叶螟初孵幼虫接至小麦苗上饲养,采用生命表方法测定稻纵卷叶螟第1代及第4~6代的生物学特征,同时将小麦苗和玉米苗饲养的稻纵卷叶螟分别回接至水稻苗上,分别建立其在水稻苗上的生命表。【结果】稻纵卷叶螟可以在室内用小麦苗进行连续继代饲养。稻纵卷叶螟在小麦苗上连续饲养6代后,除蛹重轻于玉米苗上饲养的外,其它生物学特征,如存活率、历期、性比、产卵量、卵孵化率等都与玉米苗上饲养的无显著差异。与玉米苗上饲养的稻纵卷叶螟相同,小麦苗上饲养了6代的稻纵卷叶螟仍能很好地在水稻上生长发育、存活和繁殖。【结论】利用小麦苗饲养的稻纵卷叶螟的生物学特征与玉米苗饲养的相似,可以利用小麦苗进行稻纵卷叶螟的室内保种与大量饲养。     

稻显纹纵卷叶螟的形态特征及其与稻纵卷叶螟的比较

【目的】水稻纵卷叶螟是我国大部分水稻种植区中的一类重要害虫,主要包括稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis和稻显纹纵卷叶螟C.exigua。由于稻显纹纵卷叶螟的研究报道很少,加上形态特征和危害习性相似,稻纵卷叶螟和稻显纹纵卷叶螟常被混淆鉴定。本研究旨在明确快速准确地鉴定稻纵卷叶螟和稻显纹纵卷叶螟的形态特征。【方法】描述了稻显纹纵卷叶螟幼虫、蛹和成虫,以及稻纵卷叶螟幼虫的外部形态特征,解剖了稻显纹纵卷叶螟雌雄成虫的生殖系统,比较了稻显纹纵卷叶螟和稻纵卷叶螟幼虫和成虫的形态差异。【结果】稻显纹纵卷叶螟幼虫淡黄色,前胸、中后胸和腹部分别有骨片2,12和5个,分成1,3和2排;蛹末端有指状突起,其上着生8根毛;成虫前翅淡黄色,条带褐色,前缘横带宽,外缘纵带呈C形,内线和外线平行,中线达翅后缘;雄性睾丸金黄色,射精管和附腺长,贮精囊和输精管短,抱器瓣骨化弱,表面密被长毛,阳茎囊有两根骨刺;雌性卵巢短,侧、中输卵管长度相似,交配囊长。幼虫胸部的骨片颜色和中后胸骨片的排列方式,成虫翅颜色、条带的形状和长度及内线和外线的排列,抱器瓣的骨化程度和结构以及阳茎囊上的骨化物等可分别作为稻纵卷叶螟和稻显纹纵卷叶螟幼虫和成虫准确鉴别的依据。【结论】本研究结果保证了稻纵卷叶螟和稻显纹纵卷叶螟的准确鉴定,为稻纵卷叶螟的精准测报奠定了基础。     

稻纵卷叶螟颗粒体病毒的增殖与持续传播特征

【目的】分析稻纵卷叶螟颗粒体病毒(Cnaphalocrocis medinalis Guenée granulovirus, CnmeGV)在稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)体内的增殖动态,明确其持续传播特征,丰富杆状病毒流行病学研究,为CnmeGV制剂的高效应用提供理论支撑。【方法】转录组测序分析幼虫感染CnmeGV 96 h后及羽化成虫中病毒基因的转录水平,建立基于CnmeGV特异基因Cmorf123的定量检测标记,分析CnmeGV在稻纵卷叶螟体内的增殖动态和持续传播特征。【结果】转录组测序分析表明,CnmeGV所有基因都在幼虫体内转录,其中转录水平最高的为乙酰基转移酶基因,但在成虫转录组中未发现病毒基因的转录。建立了CnmeGV定量检测体系,发现病毒在侵染48 h后,基因复制水平稳定;在侵染后的2 d与4 d病毒拷贝数显著增加,侵染4 d后,DNA含83个病毒拷贝/ng。稻纵卷叶螟幼虫感染CnmeGV后,在成虫和卵中未检测到病毒基因的转录,而在蛹中检测到少量的病毒转录本;86.7%以上的蛹和蛹蜕中均检测到病毒DNA,13.3%成虫中检测到病毒DNA,卵和感染后的第二代幼虫也均能检测到病毒DNA,但卵表经处理后未检测到病毒DNA。【结论】CnmeGV感染稻纵卷叶螟4 d内增殖水平逐渐增加并稳定。CnmeGV病毒粒子可以通过成虫经卵表跨代传播,羽化是稻纵卷叶螟清除CnmeGV的主要途径。     

A Unique Protease Cleavage Site Predicted in the Spike Protein of the Novel Pneumonia Coronavirus (2019-nCoV) Potentially Related to Viral Transmissibility

正Dear Editor,In December 2019, a novel human coronavirus caused an epidemic of severe pneumonia(Coronavirus Disease 2019,COVID-19) in Wuhan, Hubei, China(Wu et al. 2020; Zhu et al. 2020). So far, this virus has spread to all areas of China and even to other countries. The epidemic has caused 67,102 confirmed infections with 1526 fatal cases     

Curcuminoids as inhibitors of thioredoxin reductase: A receptor based pharmacophore study with distance mapping of the active site

Curcumin is the yellow pigment of turmeric that interacts irreversibly forming an adduct with thioredoxin reductase (TrxR), an enzyme responsible for redox control of cell and defence against oxidative stress. Docking at both the active sites of TrxR was performed to compare the potency of three naturally occurring curcuminoids, namely curcumin, demethoxy curcumin and bis-demethoxy curcumin. Results show that active sites of TrxR occur at the junction of E and F chains. Volume and area of both cavities is predicted. It has been concluded by distance mapping of the most active conformations that Se atom of catalytic residue SeCYS498, is at a distance of 3.56 from C13 of demethoxy curcumin at the E chain active site, whereas C13 carbon atom forms adduct with Se atom of SeCys 498. We report that at least one methoxy group in curcuminoids is necessary for interation with catalytic residues of thioredoxin. Pharmacophore of both active sites of the TrxR receptor for curcumin and demethoxy curcumin molecules has been drawn and proposed for design and synthesis of most probable potent antiproliferative synthetic drugs.     

The structure, reproduction and taxonomy of Vidalia and Osmundaria (Rhodophyta, Rhodomelaceae)

Comprises species occurring mostly in subtidal habitats in tropical, subtropical and warm-temperate areas of the world. An analysis of the type species, V. spiralis (Sonder) Lamouroux ex J. Agardh, a species from Australia, establishes basic characters for distinguishing species in the genus. These characters are (1) branching patterns of thalli, (2) flat blades that may be spiralled on their axis, (3) width of the blade, (4) primary or secondary derivation of sterile and fertile branchlets and (5) position of sterile and fertile branchlets on the thalli. Application of the latter two characters provides an important basic method for separation of species into three major groups. Osmundaria , a genus known only in southern Australia, was studied in relation to Vidalia , and its separation from the Vidalia assemblage is not accepted. Species of Vidalia therefore are transferred to the older genus name, Osmundaria. Two new species, Osmundaria papenfussii and Osmundaria oliveae are described from Natal. Confusion in the usage of the epithet, Vidalia fimbriala Brown ex Turner has been clarified, and Vidalia gregaria Falkenberg, described as an epiphyte on Osmundaria pro/ifera Lamouroux, is revealed to be young branches of the host, Osmundaria prolifera.     

New or rare chromosome counts in Artemisia L. (Asteraceae, Anthemideae) and related genera from Kazakhstan

Fifteen chromosome counts of six Artemisia taxa and one species of each of the genera Brachanthemum, Hippolytia, Kaschgaria, Lepidolopsis and Turaniphytum are reported from Kazakhstan. Three of them are new reports, two are not consistent with previous counts and the remainder are confirmations of very scarce (one to four) earlier records. All the populations studied have the same basic chromosome number, x = 9, with ploidy levels ranging from 2x to 6x. Some correlations between ploidy level, morphological characters and distribution are noted.     

Comparative morphology of the carpel in the Liliaceae: Hewardieae, Petrosavieae, and Tricyrteae

The young pistils in the melanthioid tribes, Hewardieae, Petrosavieae and Tricyrteae, are uniformly tricarpellate and syncarpous. They lack raphide idioblasts. All are multiovulate, with bitegmic ovules. The Petrosavieae are marked by the presence of septal glands and incomplete syncarpy. Tepals and stamens adhere to the ovary in the Hewardieae and the Petrosavieae but not in the Tricyrteae. Two vascular bundles occur in the stamens of the Hewartlieae and Tricyrtis latifolia. Ventral bundles in the upper part of the ovary of the Hewardieae are continuous with compound septal bundles and placental bundles in the lower part. Putative ventral bundles occur in the alternate position in the Tricyrteae and putative placental bundles in the opposite. position in the Petrosavieae. The dichtomously branched stigma in each carpel of the Tricyrteae is supplied by a bifurcated dorsal bundle.     

肝癌中HBV和HCV基因和抗原的分布及意义

采用原位分子杂交方法检测HCV RNA及HBV X基因;采用免疫组织化学方法研究HCV核心抗原,非结构区C33c抗原及HBxAg在肝细胞肝癌中的定位及分布.结果表明(1)HCV RNA、HBV X基因在肝细胞肝癌组织检出率分别为40%(55/136)和82%(112/136).HCV RNA定位于癌细胞的胞浆内,阳性细胞呈散在、灶状及弥漫分布三种形式;HBV X基因在肝癌细胞中的分布呈胞浆型、核型及核浆型,阳性细胞也呈上述三种分布形式;(2)HCV C33c抗原、核心抗原在肝细胞肝癌中的阳性率为81%(133/164)及86%(141/164).C33c抗原定位于癌细胞及肝细胞的胞浆内;核心抗原既定位于癌细胞核中,又可定位于胞浆中.C33c抗原阳性细胞以灶状分布为主;而核心抗原阳性细