植物病原-媒介昆虫互作:研究进展与展望

大多数植物病毒及一些植物病原细菌由介体昆虫传播。植物病原与介体昆虫关系的研究有助于找到防控介体传播病原的关键环节,因此植物病原与介体昆虫的互作关系是植物病原传播机理研究中的核心问题。本文概述了国内外在植物病原与介体昆虫互作研究的最新进展,推介了本专辑论文的主要内容,并在此基础上,从生态和进化的角度提出了在植物病原-媒介昆虫互作研究中以下3个值得关注的研究方向:(1)植物病原与介体昆虫互作对生态系统的影响;(2)昆虫介体传播植物病毒的不同方式之间的关联性以及病毒、介体和植物之间的协同进化关系;(3)自然条件下植物病原-媒介昆虫互作的机理。植物病原与媒介昆虫互作的研究,既是生态和进化的理论问题,也和植物病原及其介体昆虫的绿色防控密切相关。     

媒介昆虫-病毒-植物互作对生物入侵的影响

媒介昆虫-病毒-植物互作关系复杂多样。虽然相关的研究较多, 然而有关三者互作对于生物入侵的影响还知之甚少。已有证据表明, 寄主植物对病毒的敏感性和对媒介昆虫的适合性、媒介昆虫对寄主的适应能力等因素影响三者互作关系。当寄主植物易感病并且对媒介昆虫的适合性低, 而媒介昆虫对寄主植物的适应能力强时, 媒介昆虫与植物病毒之间很可能建立间接互惠关系, 这种互惠可促进媒介昆虫入侵和病毒病流行。此外, 媒介昆虫与植物病毒之间中性或偏害的互作关系对于外来生物入侵的促进作用也不容忽视。鉴于三者互作对于生物入侵的重要性, 今后需要对不同物种所组成的多种组合进行比较研究, 并采用多种方法揭示互作的生理和分子机制。     

媒介昆虫—病毒—植物互作加剧生物入侵的过程和生理机制

烟粉虱(Bemisia tabaci)及其传播的双生病毒是全球性重大入侵生物,给农业生产造成了严重损失。媒介昆虫—病毒—植物互作是决定病害流行和昆虫种群动态的重要因子,但其在生物入侵中所起的作用一直未受到关注。入侵烟粉虱与双生病毒通过寄主植物所形成的间接互惠共生关系可能是其广泛入侵并取代土著近缘生物的一个重要生态机制。现已从植物生理变化、昆虫共生细菌生理功能和昆虫生理反应三个方面综合探讨这种互惠共生关系的生理机制及分子机制,以期深入揭示媒介昆虫与病毒互作在生物入侵中的作用,为发展高效的预警和治理技术体系提供理论基础。     

CO_2浓度升高对媒介昆虫及其所传植物病毒的影响研究

由于全球气候变化,CO_2浓度升高对生态系统产生的影响已成为国际关注的焦点。媒介昆虫传毒引起的植物病毒病是农业生产的一个重要影响因素之一。"CO_2-植物-媒介昆虫-病毒"是一个复杂的系统,围绕CO_2浓度升高对植物的影响、CO_2浓度升高对"植物-媒介昆虫"相互关系以及CO_2浓度升高对媒介昆虫及其传播病毒发生的影响已开展了大量研究。本文主要从CO_2浓度升高对植物、CO_2浓度升高对媒介昆虫和植物以及CO_2浓度升高对媒介昆虫所传病毒发生等方面阐述CO_2浓度升高对媒介昆虫及所传植物病毒发生的影响。研究表明,CO_2浓度升高对于媒介昆虫和病毒本身的直接影响较小,主要影响植物初级和次生代谢过程,主要通过引起植物在基因表达、生理生化、营养水平以及生长等各个层面的变化来影响植物,从而通过级联效应改变"植物-媒介昆虫-病毒"之间的互作关系。     

植物病毒病媒介昆虫的传毒特性和机制研究进展

植物病毒病是农作物的“癌症”, 至今缺少有效的防治方法。目前已知80%的植物病毒病依赖于媒介昆虫传播, 而媒介昆虫对植物病毒的传播是一个昆虫、 病毒、 寄主植物互作的过程, 历经获毒、 持毒和传毒等多个阶段, 昆虫体内一系列病毒受体或蛋白参与了这个过程。昆虫传播病毒的方式有口针携带式、 前肠保留式和体内循环式3类, 它们各自对应的持久性为非持久性、 半持久性和持久性, 不同昆虫获取这3类病毒的获毒时间、 在体内存留位置和传毒时间也各不相同。 这个过程受到媒介昆虫的性别及龄期、 寄主植物、 环境条件、 昆虫体内共生菌等多种因素的影响。与之相关的蛋白主要有病毒衣壳蛋白(CP)、 次要衣壳蛋白（CPm）、 GroEL蛋白、 辅助因子(HC)和下颚口针蛋白等。近年来对植物病毒基因组的研究也取得了很大的进展, 对昆虫传毒机制的研究正受到越来越广泛的关注。本文综述了近年来该领域内的相关研究进展, 包括昆虫传播植物病毒的传毒方式、 影响传毒效率的因素、 传毒机制特别是昆虫体内与病毒传播可能相关的受体等。     

烟粉虱对菜豆金黄花叶病毒属病毒的传播：病毒对媒介昆虫的适应

双生病毒科(Geminiviridae)菜豆金黄花叶病毒属病毒是一类重要的植物病毒,主要危害番茄、烟草、棉花等多种经济作物,自然条件下主要由介体昆虫烟粉虱Bemisia tabaci传播。菜豆金黄花叶病毒属病毒在田间的暴发受多种因素的影响,其中一个最重要的因素就是其介体昆虫烟粉虱。因此,明确烟粉虱在田间传播和扩散特定病毒中的作用及影响因素,对于解析病毒病流行的生物学基础具有重要意义。本文综述了烟粉虱对菜豆金黄花叶病毒属病毒的传播及影响因素,并讨论了病毒对媒介昆虫的适应及其机制。菜豆金黄花叶病毒属病毒和烟粉虱都为全球分布的有害生物,通过生物信息学的分析发现,两者都呈现地域相关的遗传多样性。而在生物学的研究中发现,烟粉虱隐存种往往对与其起源于同一地区的病毒具有较高的传播效率。这些发现为进一步解析烟粉虱对菜豆金黄花叶病毒属病毒的传播提供了重要的参考。     

寄主植物对植食性昆虫与昆虫杆状病毒互作的调控

植物与植食性昆虫、植食性昆虫与昆虫杆状病毒之间的两营养级互作关系,至今已有超过半个世纪的研究历史,但这三营养级的互作研究,在近20年才引起科学家的兴趣。在查阅并理解国内外相关文献的基础上,本文主要从植物的物理性状、营养物质和次生代谢物质三个角度出发,剖析植物调控昆虫响应病毒感染的生态生理及免疫机制,阐明植物影响病毒增殖、病毒组分及其感染过程和致病力的机理。此外,本文就植物、植食性昆虫和昆虫杆状病毒互作的研究方向、研究方法,进行了初步展望,以期为更好研究多营养级共存系统的食物网关系,提供理论依据。     

病毒虫传相关蛋白

昆虫传播的植物病毒种类多、危害大。病毒虫传包括获毒、携毒与传毒3个阶段,是病毒、昆虫、植物互作的复杂过程,其中涉及到多种蛋白质。本文对与昆虫传播病毒有关的蛋白质进行了综述,并分析了这些蛋白质研究的科学意义与发展趋势,为植物病毒病的防治研究提供了一些思路。     

病毒虫传相关蛋白

昆虫传播的植物病毒种类多、危害大。病毒虫传包括获毒、携毒与传毒3个阶段,是病毒、昆虫、植物互作的复杂过程,其中涉及到多种蛋白质。本文对与昆虫传播病毒有关的蛋白质进行了综述,并分析了这些蛋白质研究的科学意义与发展趋势,为植物病毒病的防治研究提供了一些思路。     

病毒-植物互作对介体昆虫生物学特性的影响

大部分植物病毒需要介体来传播,而昆虫则是其最重要的介体类别。植物-病毒-介体昆虫的互作关系既复杂又特异,而病毒由于其繁殖迅速、变异快而成为三者协同进化的推动者,以有利于病毒的有效传播。病毒对介体昆虫的影响分直接影响和间接影响两个方面,间接影响即是病毒侵染寄主植物后会引起植物的光合作用、次生代谢、营养成分、信号途径等发生变化,继而影响介体昆虫的寄主选择行为、生长发育、繁殖力等生物学特性,最终会影响介体对于病毒的传播。综述了病毒侵染寄主植物对刺吸式昆虫生物学特性的影响,以期为防治植物病毒性病害提供依据。     

植物激素信号调控的“植物病毒-植物-媒介昆虫”三者互作对温室气体变化的响应

全球气候变化已成为农业生产的重要限制因子.它不仅直接影响植物的净初级生产力,同时还影响植物病虫害的发生.因此国内外非常重视病虫害对全球气候变化中的温室气体(二氧化碳和臭氧)增高的响应研究.二氧化碳或臭氧浓度增高影响植物的生理过程,进而通过寄主植物的"上行效应"影响植物病虫害的发生.已有的研究表明,二氧化碳或臭氧浓度升高可通过降低植物氮营养,影响媒介昆虫或植物病毒的发生;而且最近的研究发现,植物激素信号通路在调控媒介昆虫和植物病毒响应二氧化碳和臭氧浓度升高中发挥重要作用.本文根据国内外的研究和本研究组取得的进展,系统地阐述了二氧化碳和臭氧浓度升高如何通过改变激素信号介导的植物抗性代谢进而影响植物病毒-植物-媒介昆虫三者互作关系.     

昆虫病毒研究的回顾与展望

在病毒学研究一个多世纪的发展史中,以昆虫作为宿主,并在宿主种群中发生流行病的昆虫病毒研究起步较迟,落后于植物病毒、动物病毒、细菌病毒.但是近五十年来,昆虫病毒研究得到很大的发展.据国际病毒分类委员会第七次报告的统计,至今已报告的昆虫病毒有1600多种,涉及昆虫纲几乎所有的目.这些昆虫病毒分属于13个病毒科、2个病毒亚科和21个病毒属.按病毒核酸类型划分,可分为:1)双链DNA病毒,其中有杆状病毒科、痘病毒科、多分病毒科、泡囊病毒科和虹彩病毒科;2)单链DNA病毒中的细小病毒科;3)双链RNA病毒,其中有呼肠孤病毒科、二分RNA病毒科;4)单链RNA病毒,其中有微RNA病毒科、野田村病毒科和T四病毒科;5)DNA和RNA的反转录病毒,包括前病毒科和变位病毒科[2].昆虫病毒已经成为病毒研究比较活跃的领域之一,它在生命科学研究中占有显著的地位并显示出广阔的发展前景.我国的昆虫病毒研究实际上始于二十世纪50年代中期高尚荫、曹诒荪等人对家蚕核型多角体病毒(NPV)病研究[3].近五十年来,在昆虫病毒--昆虫细胞离体培养系统;昆虫病毒资源的识别鉴定;昆虫病毒分子生物学;昆虫病毒生物防治技术等研究领域得到很大的发展,取得长足进步,并在国际上产生重要影响.     

根际微生物-植物-病毒-介体昆虫多元互作研究进展

近年来各种农作物病虫害的频发,以及化肥、农药滥用带来的系列农业问题的加剧,迫切需要更加环保可持续的方法实现绿色植物保护。植物病毒导致植物严重病害,素有"植物癌症"之称,因其难于防治,高度依赖化学农药防治介体昆虫。农业生态系统中,作物已有的精密调控机制,维持其与周围各种有害或有益生物进行信息交流并成功在复杂的生境中成长,病害的爆发与控制是植物-病原-昆虫之间的抗性节制-反制的博弈过程。植物在整个生活史中与生境中各种生物发生多种相互作用并彼此联系,这些互作利于或不利于其生长发育及繁殖。探索研究利用植物根际微生物群落(Microbiota),提升植物抗虫传病毒病害能力的多元生物互作机制,有助于更好的保护植物健康,提高生态文明。从介绍植物-根际微生物、植物-病毒、植物-昆虫、植物-病毒-昆虫四个互作的子系统研究现状入手,揭示目前所知的各个分系统互联互通的分子机制,并讨论围绕植物根际微生物组进行多元互作研究的趋势及重要意义,以期对有关植物与周围生物互作做较为全面和系统的介绍,从而为基于多元互作机制寻找绿色、可持续的治理植物虫传病害策略提供参考和启发新思路。     

植物病毒介体传播的分子机制

1 前言 植物病毒47个属中,被证实可通过天然生物媒介传播的病毒有40个属.植物病毒经空气传播(air-borne)的介体是昆虫和螨,而经土壤传播(soil-borne)的介体为线虫和真菌.此外,植物病毒传播还可通过寄主植物的种子(seed-borne)和花粉(pollen-borne)传播.     

五倍子蚜与寄主树的互作研究进展

五倍子Galla chinensis是五倍子蚜寄生在盐肤木属植物叶片上形成的虫瘿。五倍子蚜与寄主树的互作研究是提高人工培育五倍子技术的重要理论基础,也是解析昆虫-植物互作机制的重要途径。本文综述了近十年来国内外关于五倍子蚜-寄主树的互作机制研究,并提出了今后的研究重点,以期对五倍子人工培育技术提供理论支撑。     

马铃薯Y病毒属病毒与寄主互作的分子基础*

近年来 ,分子生物学及生物技术的迅速发展 ,极大地促进了人们对马铃薯Y病毒属病毒与寄主之间 ,病毒与传播介体之间互作关系的研究 ,并取得了一些新的进展。从病毒诱导的症状 ,病毒的系统侵染、传播以及寄主植物抗病性等方面 ,对病毒与寄主互作关系的分子基础作一简述。     

马铃薯Y病毒属病毒与寄主互作的分子基础

近年来,分子生物学及生物技术的迅速发展,极大地促进了人们对马铃薯Y病毒属病毒与寄生之间,病毒与传播介体之间互作关系的研究,并取得了一些新的进展,从病毒诱导的症状,病毒的系统侵染,传播以及寄主植物抗病性等方面,对病毒与寄主互作关系的分子基础作一简述。     

植物病毒介体传播的分子机制

1前它植物病毒47个属中,被证实可通过天然生物媒介传播的病毒有40个属。植物病毒经空气传播（airborne）的介体是昆虫和螨,而经土壤传播（soil－borne）的介体为线虫和真菌。此外,植物病毒传播还可通过寄主植物的种子（seed－borne）和花粉（pllen－borne）传播。天然传播介体因其各自的生物学特性不同使其传播植物病毒的方式呈现不同的特点,且与被携带的病毒长期相互作用,形成特殊的传播机理。几十年来介体传播的机理和规律一直是植物病毒学研究的重要课题,并且已经积累了相当多的资料。然而,有关介体传播机理的分子水平的信息相对…     

气候变化对植物-传粉昆虫的分布区和物候及其互作关系的影响

全球气候变化对生态系统的影响是人类社会面临的紧迫而又严峻的挑战。气候变化带来的极端气候事件的增多, 直接影响到生态系统生产力和服务功能。本文总结了气候变化对植物-传粉昆虫互作的研究进展, 强调植物-传粉昆虫互作网络结构和其时空演变的解析, 以及互作关系和功能性状重组研究的重要性。近年来在气温持续上升背景下对植物-传粉昆虫互作关系影响的研究也受到了更多关注, 这些研究主要集中在两方面: 一是植物和传粉昆虫分布区的变化, 包括部分种群可能灭绝; 二是物候的变化, 即植物花期和传粉昆虫活动期的改变。植物与传粉昆虫任何一方在空间或时间上的改变, 都会导致传粉关系的错配或丢失。此外, 也可能导致植物-传粉昆虫双方的功能性状及其耦合的改变, 从而影响其互作关系的稳定。建议在今后的研究中关注: (1)覆盖生物多样性的多个尺度的研究; (2)对植物-传粉者互作网络的长期监测; (3)重要指示物种繁殖适合度评价; (4)植物-传粉昆虫互作双方功能性状在时间和空间尺度上的变化, 及其互作关系的重组; (5)关键植物和传粉昆虫类群的评估和保护。     

苏铁类植物传粉生物学研究进展(综述)

苏铁类植物是现存最古老的种子植物,研究其传粉特点,对于研究种子植物的起源与演化、植物与动物的协同进化以及苏铁类植物的繁殖机制、濒危机制有重要意义。本文从苏铁雌雄株开花物候学、传粉媒介及传粉机制等方面,对苏铁类植物传粉生物学相关研究进行综述,并提出今后该类植物传粉生物学研究的建议：对更多苏铁属种类未知的传粉机制进行研究;更广泛地应用排除法研究苏铁类特别是苏铁属植物的传粉媒介,进一步探讨传粉昆虫与苏铁类的共生关系问题。