昆虫滞育诱导的分子调控机制

滞育是昆虫长期适应不利环境的重要对策之一,对昆虫的生存、繁衍和进化都具有重要意义。滞育一般分为滞育前期、滞育期和滞育后期3个阶段,其中,滞育前期包括滞育诱导期和滞育准备期,是确保昆虫顺利进入滞育的重要时期。本文首先简要概括了光周期、温度、湿度、食料等外界环境因素在不同昆虫滞育诱导中的作用;然后系统综述了滞育激素、保幼激素、蜕皮激素、促前胸腺激素和胰岛素等内分泌激素,生物钟通路的节律基因,以及DNA甲基化、小RNA和组蛋白修饰等表观遗传修饰在昆虫滞育过程,尤其是滞育诱导调控中的作用,并以黑腹果蝇Drosophila melanogaster的生殖滞育为例,总结了昆虫滞育诱导调控的分子通路;最后就目前昆虫滞育诱导调控研究中亟待解决的问题和后续重点研究方向进行了探讨,展望了将昆虫滞育研究应用于害虫防控实践的主要策略和前景。     

激素对亚洲玉米螟幼虫滞育的影响

激素对亚洲玉米螟幼虫滞育的影响＊赵章武＊＊曹梅讯（中国科学院上海昆虫研究所上海２０００２５）亚洲玉米螟Ｏｓｔｒｉｎｉａｆｕｒｎａｃａｌｉｓ是我国乃至亚洲地区的重要农业害虫之一。它具有兼性滞育的特点,年发生１～７代,以末龄老熟滞育幼虫越冬。来年春天终止...     

保幼激素调控昆虫生殖滞育的研究进展

滞育是昆虫响应不良环境信号后的一种发育停滞的状态,是昆虫的一种季节性适应策略。生殖滞育是发生在成虫期的一种生殖系统发育停滞的滞育类型。目前普遍认为,昆虫的生殖滞育受到体内多种激素的共同调控,而其最直接的原因是保幼激素的缺乏,但其具体调控机制尚不明确。本文主要从保幼激素调控昆虫生殖滞育的下游网络及生殖滞育昆虫中调控保幼激素的上游信号两方面进行综述,以期为探明保幼激素调控昆虫生殖滞育的作用机制提供参考。     

小麦吸浆虫保幼激素酯酶和保幼激素环氧水解酶基因的克隆及在滞育和变态发育过程中的表达动态

【目的】保幼激素(juvenile hormone, JH)在小麦吸浆虫Sitodiplosis mosellana滞育诱导及滞育后静息状态的维持中发挥着重要作用。保幼激素酯酶(hormone esterase, JHE)和保幼激素环氧水解酶(juvenile hormone epoxide hydrolase, JHEH)是调控JH滴度的重要降解酶。本研究旨在探讨JHE和JHEH在小麦吸浆虫滞育和变态发育中潜在功能。【方法】通过RT-PCR和RACE技术从小麦吸浆虫滞育前幼虫克隆JHE和JHEH全长cDNA序列;利用生物信息学软件分析其核苷酸及编码蛋白特性;采用qPCR技术分析其在小麦吸浆虫滞育不同时期(滞育前、滞育期、滞育后静息期和滞育后发育)3龄幼虫及1龄幼虫到成虫不同发育阶段(1-2龄幼虫、预蛹、初蛹、中蛹、后蛹、雌成虫和雄成虫)中的表达水平。【结果】克隆获得了cDNA全长分别为3 102和1 980 bp的小麦吸浆虫SmJHE和SmJHEH基因(GenBank登录号分别为MG876768和MG876769),其开放阅读框分别长1 740和1 371 bp,分别编码579和456个氨基酸,预测蛋白分子量分别为65.67和51.65 kD。SmJHE蛋白含有5个JHE家族特有的保守模块,SmJHEH含有催化三联体Asp228, Asp404和His431及组成阴氧离子洞的两个Tyr(Tyr299和Tyr374)和HGWP花样结构。序列比对和进化分析表明,SmJHE和SmJHEH均与双翅目(Diptera)长角亚目(Nematocera)昆虫同源蛋白氨基酸序列一致性较高,亲缘关系最近。不同滞育时期的表达模式表明,SmJHE和SmJHEH在滞育前期(1龄到滞育前的3龄幼虫早期)表达量变化不明显,进入滞育后表达量基本维持恒定,但均在滞育后静息阶段的当年12月至翌年1月最低。发育表达模式表明,幼虫恢复发育后SmJHE表达量逐渐升高,预蛹期达到最高,在雌成虫中的表达量显著低于雄成虫中的;SmJHEH表达量则在预蛹期最低,在雌成虫中最高。【结论】SmJHE和SmJHEH参与小麦吸浆虫滞育调控,其表达量的降低与滞育后静息阶段JH的累积有关;SmJHE在发育过程中表达量的升高可能参与幼虫到蛹的变态,表达量的降低可能与生殖发育有关。     

家蚕滞育的分子机理2.蛹期滞育激素基因的表达与滞育决定

滞育激素是由食道下神经节分泌的重要昆虫神经肽,诱导昆虫的滞育。选择具有ＲＮＡ聚合酶能够识别的启动子的质粒载体,将滞育激素ｃＤＮＡ克隆进去,在体外大量合成单一的滞育激素ｃＲＮＡ为参照,测定食道下神经节分泌滞育激素ｍＲＮＡ量来确定滞育激素的分泌量。结果证明食道下神经节分泌的滞育激素的数量决定昆虫的滞育。     

昆虫滞育与激素调节

<正> 滞育是广泛地存在于昆虫界的一种现象,是昆虫在长期与环境条件斗争中所获得一种特殊生存本领。滞育利于虫体适应不利环境条件及种群同步生长发育。然而,昆虫要实现滞育,还必须通过昆虫体内激素的调节控制。因此,滞育是一个从接收外界环境信号一直到体内激素进行调节复杂的生理过程。激素控制滞育在不同种昆虫中各不相同,下面按虫态滞育类型加以叙述。 一、卵滞育 卵滞育即胚胎滞育,可以发     

家蚕滞育的分子机理

滞育激素是由食道下神经节分泌的重要昆虫神经肽，诱导昆虫的滞育。选择具有ＲＮＡ聚合酶能够识别的的质粒载体，将滞育激素ｃＤＮＡ克隆进去，在体外大量合成单一滞育激素ｃＤＮＡ为参照，测定食道下神经节分泌带育激素ｍＲＮＡ量来确定滞育激素的分泌量。结果证明食道下神经节分泌的滞育激素的数量决定昆虫的滞育。     

麦红吸浆虫热激蛋白基因SmHsp40的克隆及其在滞育进程中和极端温度胁迫下的表达

【目的】麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana是一种典型的专性滞育昆虫,滞育过程中经历酷暑和严寒。本研究旨在探讨麦红吸浆虫热激蛋白基因Hsp40在滞育中的作用。【方法】以麦红吸浆虫滞育前幼虫为材料,利用RT-PCR和RACE技术克隆Hsp40全长cDNA序列;利用生物信息学软件分析该基因及其编码蛋白的特性;采用实时荧光定量PCR技术分析其在滞育不同阶段幼虫及越夏滞育幼虫在短期(≤120 min)极端高温(35～50℃)和越冬滞育幼虫在短期极端低温(0～-15℃)胁迫下的表达模式。【结果】克隆获得麦红吸浆虫Hsp40基因,命名为SmHsp40(GenBank登录号:MH001167),其cDNA全长1 553 bp,开放阅读框长为1 074 bp,编码357个氨基酸,相对分子量为40.87 kD,理论等电点为5.31。推导的氨基酸序列中含有Hsp40蛋白家族典型的J结构域和HPD基序。蛋白序列相似性和系统进化关系分析表明,SmHsp40蛋白与冈比亚按蚊Anopheles gambiae等长角亚目(Nematocera)昆虫Hsp40的相似性最高、亲缘关系最近。麦红吸浆虫滞育不同时期幼虫SmHsp40表达量存在显著差异,进入滞育后表达量上调;滞育进程中,夏季7-8月和冬季12月至翌年1月表达量显著高于其他季节。与未处理的对照相比,40℃处理越夏滞育幼虫和-10℃处理越冬滞育幼虫1 h明显诱导SmHsp40的表达,但超过45℃或低于-15℃极端温度处理诱导效果均不明显。【结论】SmHsp40参与了麦红吸浆虫滞育进程,可能在滞育状态的维持及滞育期间耐热和耐寒能力的调控方面起重要作用。     

小麦吸浆虫滞育研究进展

小麦吸浆虫Sitodiplosismosellana(Gehin)和Contariniatritici(Kirby)是小麦生产中间歇性猖獗发生的害虫 ,也是一种具有典型的滞育多态性的昆虫。该文从滞育特点、影响滞育的因素、滞育幼虫的形态变化、滞育生理特征、滞育幼虫的化学物质变化和我国小麦吸浆虫滞育区划等 6个方面 ,较全面地回顾总结了国内外小麦吸浆虫滞育研究的进展情况 ,并对今后的研究工作进行了展望。     

麦红吸浆虫3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因SmHMGR的克隆及在滞育与发育变态过程中的表达动态

【目的】3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)是保幼激素(JH)合成途径的限速酶。麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana是一种典型的专性幼虫滞育昆虫。本研究旨在探讨HMGR基因在麦红吸浆虫滞育和发育变态过程中的作用。【方法】通过RT-PCR和RACE技术克隆麦红吸浆虫滞育前幼虫HMGR基因全长cDNA序列;利用生物信息学软件分析HMGR基因核苷酸和其编码的蛋白氨基酸序列特性;采用qPCR技术测定其在麦红吸浆虫滞育不同时期3龄幼虫及不同发育阶段(1-2龄幼虫、预蛹、初蛹、中蛹和后蛹以及雌雄成虫)中的mRNA表达水平。【结果】克隆获得一条麦红吸浆虫HMGR基因全长cDNA序列,命名为SmHMGR(GenBank登录号: MG876766)。该基因全长2 548 bp,其中开放阅读框长2 328 bp,编码775个氨基酸,预测的蛋白分子量为84.16 kD,理论等电点为8.29。序列分析发现该基因编码的蛋白具有HMGR蛋白家族典型的HMG-CoA-reductase-classⅠ催化功能域及其他保守功能基序;序列比对和系统发育分析表明,SmHMGR与达氏按蚊Anopheles darling等长角亚目(Nematocera)昆虫HMGR的相似性最高、亲缘关系最近。SmHMGR在麦红吸浆虫滞育前的3龄早期幼虫中表达量显著升高,进入滞育后一直维持较高水平,并在滞育后静息阶段的当年12月至翌年1月达到最高。SmHMGR在蛹期表达量低于幼虫期,预蛹期表达量最低;在雌成虫中表达量显著高于在蛹和雄成虫中的表达量。【结论】SmHMGR的表达与麦红吸浆虫发育密切相关,可能在滞育诱导、维持及滞育后静息状态的维持及生殖中发挥作用,其表达量的降低可能参与了幼虫到蛹的变态。     

滞育昆虫营养物质的积累、转化与调控

滞育是昆虫度过不良环境的一种生存适应策略,营养物质的利用、积累和转化影响昆虫的滞育。滞育期间,昆虫体内发生一系列生理生化变化,包括脂类、碳水化合物和氨基酸等内源营养物质呈特异性地积累或转化,保障了滞育个体在逆境中存活及滞育解除后发育的能量需求。外源营养物质对昆虫滞育的影响较复杂,其种类、丰度、质量能通过"食料-寄主-天敌"营养关系进行传递,影响昆虫体内营养物质的积累和转化,改变昆虫的耐寒性、滞育率等,制约昆虫的滞育深度、滞育存活率。滞育昆虫营养物质积累、利用机制复杂多样,胰岛素信号通路-叉头转录因子以及激脂激素的调控效应在滞育诱导及营养物质转化中起到了关键的调控作用,但滞育的系统性调控仍需进一步深入研究。     

大斑芫菁滞育幼虫在滞育不同阶段体内糖类和醇类含量的变化

在以卵滞育的昆虫中昆虫滞育时的生理代谢特点已经得到了大量研究。本文对以末龄幼虫（5龄）滞育的大斑芫菁Mylabris phalerate（Pallas）在不同滞育阶段体内糖类和醇类代谢的特征进行了研究。结果表明： 滞育个体血淋巴中的海藻糖含量高于非滞育个体,且随滞育时间的加大逐渐升高,滞育5个月时达到最大值,为5.61 μmol/mL。糖原的含量随滞育的进程逐渐减少,滞育初期（0.5个月）为0.72 mg/mL,到滞育末期（5个月）时仅为0.1 mg/mL。滞育个体脂肪体中的海藻糖含量都高于非滞育个体,滞育1个月时为非滞育个体的3倍,至滞育末期时达非滞育个体的5倍,为2.5 μmol/g脂肪体。糖原含量总体变化趋势是随滞育时间的加大逐渐减少,滞育早期和中期都高于非滞育个体。在滞育过程中血淋巴积累的小分子多元醇主要为甘油,其次是山梨醇;而在脂肪体中主要为甘油,其次是甘露醇,少量积累山梨醇：表明大斑芫菁滞育幼虫主要积累的是海藻糖和一些小分子多元醇。滞育幼虫在准备滞育时储备了大量糖原,这些糖原可能为滞育期间海藻糖、山梨醇和甘油的代谢提供了原料。     

麦红吸浆虫滞育发生和解除过程中总脂和甘油三酯含量变化

【目的】脂类与昆虫滞育密切相关。本研究旨在明确麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana (Géhin)滞育过程中脂类物质含量的变化规律,探讨麦红吸浆虫滞育与脂类物质变化的关系。【方法】采用香兰素硫酸显色法测定了2008年5月－2010年1月不同时间陕西杨凌养虫圃内麦红吸浆虫滞育前、滞育期及滞育解除后幼虫和蛹体内总脂和甘油三酯含量。【结果】 滞育前幼虫总脂和甘油三酯含量分别为378.12和291.67 μg/mg,显著高于整个滞育期（P<0.05）。滞育年周期中,冬季总脂和甘油三酯含量最高,翌年1月结茧幼虫二者含量分别为335.29 和275.72 μg/mg,显著高于其他季节（P<0.05）;整个滞育期间,裸露幼虫和结茧幼虫总脂和甘油三酯随季节变化趋势相同,但同期结茧幼虫含量高于裸露幼虫;滞育当年与第2年同期幼虫总脂和甘油三酯含量差异不显著（P>0.05）。滞育解除后,总脂和甘油三酯含量随着幼虫的发育和变态逐渐降低,其中中蛹和后蛹显著低于活动幼虫（P<0.05）。【结论】麦红吸浆虫滞育不同时期幼虫及蛹总脂和甘油三酯含量存在明显差异,其滞育与脂类物质的含量密切相关。     

苜蓿夜蛾促前胸腺激素基因的克隆与原核表达

促前胸腺激素(Prothoracicotropic hormone,PTTH)是一类重要的昆虫激素,它对昆虫生长、蜕皮、变态、滞育具有重要调控作用。以苜蓿夜蛾5龄幼虫为材料提取总RNA,利用RT-PCR和RACE技术,扩增得到苜蓿夜蛾促前胸腺激素基因的cDNA序列,该序列含有823个碱基,包括1个681个碱基的开放阅读框,编码1个含226个氨基酸的蛋白,分子量约为26.3 kD,等电点为8.51。序列分析表明,苜蓿夜蛾PTTH的氨基酸序列与其他昆虫,尤其是鳞翅目夜蛾科昆虫的PTTH高度同源。获得的基因已登录GenBank,登录号为JF731347。利用原核表达载体pET21b在大肠杆菌中成功表达了苜蓿夜蛾PTTH基因,并用Ni-NTA亲和层析柱将带His-tag的目的蛋白进行纯化。     

家蚕中调控胚胎滞育的滞育激素及其受体研究概况

滞育是昆虫为躲避不良生存环境而进化出的一种个体发育停滞的生存策略和状态,家蚕Bombyx mori滞育发生于胚胎发育早期,为卵滞育型。家蚕胚胎滞育是由咽下神经节分泌的滞育激素作用于卵巢,通过卵巢细胞膜上的滞育激素受体介导,引发卵内一系列物质代谢变化而引发的发育事件。本文综述了家蚕滞育激素的发现及其结构与功能,以及滞育激素受体的基因克隆与表达、信号转导与机理等研究概况,并展望了其研究前景,以期推进家蚕胚胎滞育诱导、阻止和解除全过程的分子机理研究,并为进一步利用家蚕胚胎滞育进行传统养蚕业的技术提升等提供理论依据。     

昆虫滞育的分子机理——Ⅰ.家蚕胚子发育期的温度条件与滞育激素基因表达

运用分子生物学方法 ,解决了环境条件通过什么途径决定昆虫滞育的关键一步 :即环境信号能诱导家蚕胚期滞育激素基因表达 .胚期滞育激素cDNA被克隆 ,测序结果表明胚期的滞育激素基因表达完全属实 .测定了不同胚期的滞育激素基因的发育表达 ,推定滞育激素基因表达在头部的食道下神经节 .根据实验结果 ,提出环境条件诱导滞育的一种假说 .     

茧蜂滞育的研究进展

滞育现象在多种茧蜂类天敌昆虫中存在, 通过调控茧蜂滞育, 可达到延长产品货架期、延长防控作用时间、提高产品的抗逆性和繁殖力的目标, 对茧蜂的扩繁和应用具有重要意义。本文通过总结1910年以来的2 545篇国内外滞育文献, 统计得出有明确滞育诱导或滞育解除报道的茧蜂有37种, 分属7亚科16属, 其中对滞育特征有详细描述的有23种。茧蜂大多以预蛹进入滞育, 其次为幼虫滞育, 少数为成虫滞育, 其滞育敏感阶段因种不同而异。滞育持续期相对较长, 大多可维持数月, 最长的可达14个月。光周期、温度和寄主是影响茧蜂滞育的主要因子, 湿度、亲代和寄主植物也可在一定程度上影响滞育进程。目前, 茧蜂滞育的研究仅限于生物学观察阶段, 对茧蜂滞育的生理学特征、激素调控和分子调控等尚未有研究报道, 有许多问题有待进一步探讨。     

光周期诱导棉铃虫滞育的生化基础

滞育,是有规律地发生在昆虫的某一世代中某一虫态的一种生理生态特性,是昆虫种群适应不良环境的一种生理过程。由于其重要性而得到了生态学家、生理学家、物候学家们的极大重视。通过大量研究,对环境因素诱导、保持和终止滞育的作用,对激素调节滞育的作用,已经有了基本的认识。肯定了光周期和温度是诱导、保持和终止滞育的主要环境因素,     

鞭角华扁叶蜂蜕皮甾类激素滴度的变化

用放射免疫分析法测定了鞭角华扁叶蜂Chinolyda flagellicornis末龄幼虫及滞育预蛹血淋巴中蜕皮甾类激素滴度。结果表明,末龄幼虫血淋巴中蜕皮甾类激素滴度在第2和4天各有一高峰;滞育预蛹血淋巴中保持一定滴度的蜕皮甾类激素,并随发育时期的不同有所波动;预蛹化蛹前一周血淋巴中蜕皮甾类激素滴度存在两个与变态相对应的峰值。表明鞭角华扁叶蜂的滞育与蜕皮甾类激素相关。     

小蜂滞育的研究进展

滞育现象在多种小蜂类天敌昆虫中存在,通过研究小蜂滞育技术,可实现蜂种的长期贮存、延长防控作用时间、提高产品的抗逆性,对小蜂工厂化生产及应用具有重要意义。本文在分析国内外小蜂总科昆虫滞育文献的基础上,总结了已开展滞育研究的69种小蜂类昆虫的滞育虫态、滞育持续期、主要诱导因子以及亲代效应等,分属小蜂科、赤眼蜂科、姬小蜂科、跳小蜂科、金小蜂科、蚜小蜂科、旋小蜂、长尾小蜂科、广肩小蜂、四节小蜂科10科。小蜂多以幼虫或预蛹滞育,其滞育敏感阶段因种不同而异。滞育持续期相对较长,大多可维持数月。一种寄生麦红吸浆虫的金小蜂Macroglenes penetrans在2.5℃的土壤中,其滞育持续期可达16个月。低温、短日照和寄主是影响多数小蜂滞育的主要因子;但也有少数小蜂进行夏滞育,如普金姬小蜂Chrysocharis pubicornis、Aphelinus flavus、车轴草广肩小蜂Bruchophagus platypterus等。另外,亲代也可对小蜂滞育产生一定影响。目前,对小蜂滞育后发育生物学评价的研究报道较少,尚待进一步探索研究。