植物来源抗虫基因的研究进展

植物抗虫基因工程为农林业生产中的害虫防治提供了新的途径，随着研究的不断深入，已经获得了很多抗虫基因。本文综述了目前源于植物的抗虫基因的种类，归纳了研究较多的抗虫基因的作用机制及其在转基因植物中的应用，提出了植物抗虫基因在虫害防治中面临的问题及相应的解决策略，展望了植物抗虫基因工程研究发展的方向和前景。     

抗虫转基因植物的研究进展及前景

虫害对农业生产的危害日益严重。目前对害虫的防治主要依赖于化学药物,但化学药物的副作用不容忽视。利用植物基因工程获得抗虫转基因植物是更具前景的途径。目前主要利用的抗虫基因是苏云金杆菌的δ－内毒素基因和植物来源的抗虫基因（如蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、凝集素基因等）,各种抗虫基因在转基因应用中各有其优缺点,如苏云金杆菌δ－内毒素基因在植物中表达水平低。随着抗虫转基因植物在大田中的应用,昆虫的抗性或适应性问题也随之产生,这将是转基因植物发展道路上又一挑战。     

抗虫转基因植物的研究进展及前景

虫害对农业生产的危害日益严重。目前对害虫的防治主要依赖于化学药物,但化学药物的副作用不容忽视。利用植物基因工程获得抗虫转基因植物是更具前景的途径。目前主要利用的抗虫基因是苏云金杆菌的δ－内毒素基因和植物来源的抗虫基因（如蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、凝集素基因等）,各种抗虫基因在转基因应用中各有其优缺点,如苏云金杆菌δ－内毒素基因是植物中表达水平低。随着抗虫转基因植物在大田中的应用,昆虫的抗     

虫害诱导植物间接防御反应的激发与信号转导途径

植物通过产生和释放挥发性物质增加植食性昆虫的天敌对其寄主或猎物的定位，减少植食性昆虫对植物的取食，从而达到间接防御的目的。植物对植食性昆虫所做出间接防御反应激发因子和信号转导途径的研究，对应用虫害诱导植物挥发物引诱害虫天敌，并进一步从植物、植食性昆虫及其天敌间三级营养关系，研究动植物协同进化机理和病虫害防治具有深远意义。本文根据国内外最新研究进展，对虫害诱导植物间接防御反应的激发因子，昆虫取食信号的转导途径及对植物间接防御相关基因的激活等方面进行了系统地综述。     

植物抗虫基因工程研究进展

植物抗虫基因工程为防治农业害虫提供了一条崭新途径。本文对植物抗虫基因工程近年来所取得的某些研究进展,包括目前已发现和利用的抗虫基因、提高抗虫基因在植物体内表达的方法以及防止或延缓害虫产生抗性的策略等方面进行了综合评述,并对植物抗虫基因工程中有待解决的问题和发展前景提出了自己的看法。     

作物抗虫种质资源的研究与应用

农业害虫给农作物产量和品质造成了重大经济损失,利用农作物抗虫特性,选育和种植抗虫品种是防治虫害最经济、有效的措施。抗虫种质资源是进行农作物抗虫育种的基础。目前,作物抗虫资源的研究涉及抗虫材料的收集、鉴定、评价、保存、利用以及抗虫种质资源创新等方面,对农作物抗虫基因的发掘与应用、抗虫品种的培育产生了积极促进作用。     

植物抗虫基因工程研究进展

植物抗虫基因工程为防治农业害虫提供了一条崭新途径。本文对植物抗虫基因工程近年来所取得的某些研究进展,包括目前已发现和利用的抗虫基因、提高抗虫基因在植物体内表达的方法以及防止或延缓害虫产生抗性的策略等方面进行了综合评述,并对植物抗虫基因工程中有待解决的问题和发展前提提出了自己的看法。     

苏云金杆菌毒蛋白抗虫基因工程取得重大进展

害虫是作物的天敌。长期以来,化学杀虫剂在防治虫害方面发挥了重要的作用。但是,化学杀虫剂对环境的污染和人类健康的危害越来越受到人们的关注,因此,科学家们更加致力于生物防治特别是利用基因工程进行抗虫杀虫的研究。随着植物基因工程技术的发展,将苏云金杆菌毒蛋白(Bt毒蛋白)基因转入植物获得抗虫的转基因植物已成为可能。1987年,国外有三家实验室报道了将Bt毒蛋白基因转入烟草或蕃茄,获得抗虫植株。但表达量低,抗虫活性不高。中国科学院微生物所等单位的研究人员承担了国家“七五”攻关课题——苏云金杆     

miRNA调控昆虫与病毒互作的研究进展

miRNA是一类重要的非编码小分子RNA,可在转录后水平调控基因表达,参与并调控机体的生长发育、细胞分化、细胞凋亡、抗病毒、激素分泌、神经系统等重要生物过程。本文介绍了miRNA的合成途径及其生物学功能,并重点阐述miRNA在昆虫宿主与病毒互作中的调控作用:通过mRNA剪切或抑制靶标蛋白的翻译负调控靶标基因,实现基因沉默,调控约50%的蛋白质编码基因的表达,许多miRNA已被发现在人体和植物中参与调控病毒的复制侵染,因此也有可能控制害虫对病毒抗性的产生,恢复病毒对害虫的防控作用。最近有研究将害虫特异的miRNA转入植物,干扰昆虫蜕皮过程导致幼虫的死亡,作为Bt转基因作物的替代,成为抗虫基因工程的新选择。研究miRNA在昆虫对病毒抗性产生中的作用,将为昆虫抗病毒机制的研究提供新的思路,为害虫生物防治措施的应用及改进提供理论参考。     

转基因抗虫烟草研究进展

烟草为模式植物,也是外源杀虫基因最早转化成功的植物。文章从转Bt内毒素基因,植物凝集素GNA,Plec,AHA基因,蛋白酶抑制剂PIⅠ,PIⅡ,MTI,SKTI基因,昆虫特异性神经毒素基因,几丁质酶基因,畸形细胞分泌蛋白基因以及双抗虫基因等方面综述了转基因抗虫烟草的抗虫性、转基因抗虫烟草的经济性状等,展望了转基因抗虫烟草的研究和应用前景,以期对烟草害虫的治理尤其是对其他转基因抗虫作物的培育和研究有借鉴作用。     

The influence of host and non‐host companion plants on the behaviour of pest insects in field crops

Companion plants grown as ‘trap crops’ or ‘intercrops’ can be used to reduce insect infestations in field crops. The ways in which such reductions are achieved are being described currently using either a chemical approach, based on the ‘push‐pull strategy’, or a biological approach, based on the ‘appropriate/inappropriate landing theory’. The chemical approach suggests that insect numbers are reduced by chemicals from the intercrop ‘repelling’ insects from the main crop, and by chemicals from the trap‐crop ‘attracting’ insects away from the main crop. This approach is based on the assumptions that (1) plants release detectable amounts of volatile chemicals, and (2) insects ‘respond’ while still some distance away from the emitting plant. We discuss whether the above assumptions can be justified using the ‘appropriate/inappropriate landing theory’. Our tenet is that specialist insects respond only to the volatile chemicals released by their host plants and that these are released in such small quantities that, even with a heightened response to such chemicals, specialist insects can only detect them when a few metres from the emitting plant. We can find no robust evidence in the literature that plant chemicals ‘attract’ insects from more than 5 m and believe that ‘trap crops’ function simply as ‘interception barriers’. We can also find no evidence that insects are ‘repelled’ from landing on non‐host plants. Instead, we believe that ‘intercrops’ disrupt host‐plant finding by providing insects with a choice of host (appropriate) and non‐host (inappropriate) plant leaves on which to land, as our research has shown that, for intercropping to be effective, insects must land on the non‐host plants. Work is needed to determine whether non‐host plants are repellent (chemical approach) or ‘non‐stimulating’ (biological approach) to insects.     

转基因植物对农业生物多样性的影响

论述了近年来转基因植物对农业生态系统生物多样性影响的研究进展．主要在遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性3个层次上予以评述．包括转基因植物对作物遗传多样性的影响;转基因植物的外源基因向杂草和近缘野生种转移;转基因抗虫植物对目标害虫的影响。抗除草剂转基因植物对作物和杂草的影响,抗病毒转基因植物对病毒的影响;转基因植物对非目标生物的影响,对土壤生态系统的影响等．     

转基因抗虫作物对非靶标昆虫的影响

转基因抗虫作物自 1996年被批准商业化种植以来 ,它的抗虫性和经济效益已得到了普遍肯定 ,同时 ,转基因抗虫作物对非靶标生物的影响 ,如转基因抗虫作物的长期种植 ,是否会导致次要害虫上升为主要害虫 ,是否会影响有益昆虫 ,包括重要经济昆虫、捕食性和寄生性天敌以及重要蝶类的种类及种群数量 ,已成为转基因抗虫作物生态风险评估的重要内容。一些研究结果表明 ,转基因抗虫作物在对靶标害虫有效控制的同时 ,一些对杀虫蛋白不敏感的非靶标害虫有加重危害的趋势 ,由于种植转基因抗虫作物 ,减少了化学农药的使用 ,客观上也使非靶标害虫种群数量上升 ,这对转基因抗虫作物害虫综合治理提出了新的要求。靶标害虫数量的减少直接影响了害虫天敌种群数量 ,靶标害虫取食转基因抗虫作物后发育迟缓 ,也间接影响了天敌昆虫的生长发育 ,转基因抗虫作物的花粉或花蜜是一些重要经济昆虫如蜜蜂、熊蜂和一些寄生蜂 ,甚至捕食性天敌的食物来源 ,或花粉飘落到一些鳞翅目昆虫如家蚕或重要蝶类昆虫的寄主植物上 ,直接或间接对这些昆虫造成一定影响。目前大多数研究表明转基因抗虫作物对非靶标昆虫 ,特别是对有益昆虫没有明显的不利影响 ,也有研究报道认为对某些有益昆虫有一定的不良影响。这为深入开展转基因抗虫作物的生态安全     

Herbicides and their potential to disrupt plant–insect chemical communication

Ecological interactions between plants and insects are of paramount importance for the maintenance of biodiversity and ecosystem functioning. Herbicides have long been considered a threat to plant and insect populations, but global increases in intensive agriculture and availability of herbicide-resistant crops have intensified concerns about their full impact on biodiversity. Here, we argue that exposure to sublethal herbicide doses has the potential to alter plant–insect interactions as a result of disruptions in their chemical communication. This is because herbicides interfere with biosynthetic pathways and phytohormones involved in the production of several classes of plant volatiles that mediate plant–insect chemical communication. Sublethal herbicide doses can modify the morphological and life-history plant traits and affect interactions with insects. However, the potential changes in plant volatiles and their consequences for plant–insect chemical communication have not yet received as much attention. We discuss how target-site (disruptors of primary metabolism) and non-target-site (synthetic auxins) herbicides could alter the production of plant volatiles and disrupt plant–insect chemical communication. We suggest research avenues to fill in the current gap in our knowledge that might derive recommendations and applied solutions to minimize herbicides' impacts on plant–insect interactions and biodiversity.     

中国农业生态系统昆虫授粉功能量与服务价值评估

所有开花植物中大约有80%的物种需要动物作为授粉媒介。系统介绍了中国重要栽培作物花的结构和类型,授粉过程、媒介和方式,作物对昆虫授粉的依赖程度,昆虫授粉功能与服务的概念,以及昆虫授粉功能量与服务价值量的评估方法;同时评估了我国各省农业生态系统中昆虫对重要作物的授粉功能量与服务价值量。结果表明:粮食作物、水果作物、蔬菜作物和经济作物不同程度的依赖昆虫授粉。根据2015年主要农作物产量、作物产品价格、昆虫授粉依赖程度等数据,计算得出昆虫对我国22类主要农作物的授粉功能量为1.8亿吨农产品产量和授粉服务价值为8860.5亿元(占当年GDP的1.3%),具有巨大的经济价值。2015年昆虫对主要栽培作物的授粉功能量和服务价值排在前五名的都是山东、河南、河北、陕西和新疆,年授粉服务价值均大于500亿元,反映出这5个省的主要农作物对昆虫授粉依赖程度较高。昆虫对作物的授粉功能量评价有助于了解昆虫对作物生物量或产量的生物学和生态学效应以及作物对昆虫授粉的需求。昆虫对作物的授粉服务价值评估有助于掌握昆虫授粉为人类所带来的经济效应或经济价值,并帮助决策维持或增强授粉昆虫多样性和种群数量的人力、物力和财力投入。     

Insect-plant interactions on a planet of weeds

Two conflicting views confront ecologists and evolutionary biologists on the degree of symmetry in interactions between plants and phytophagous insects. The symmetrical view holds that insects and plants have strong effects on one another's evolutionary and ecological dynamics. Thus, herbivores are regarded as a major influence on plant distribution and abundance in contemporary ecosystems, and coevolution is commonly invoked to explain adaptive radiation in plants and insects, host specialization in insects, as well as much of the morphological and chemical variety observed in plants. The asymmetrical view acknowledges that plants have major effects on insects, but claims that insects seldom impose significant effects on plants. Proponents of the asymmetric view tend to ignore or discount insect-plant interactions in communities and ecosystems altered by human impacts. If we recognize the scope and scale of human impacts, and ways in which these impacts change insect-plant interactions, then our views about symmetry or asymmetry in insect-plant interactions will change. To understand, predict, and manage insect herbivory we need to study it in all its manifestations. In particular, the study of interactions involving alien species is both an urgent priority for environmental management and potentially a source of ecological insights on the role of herbivores in plant population and community dynamics. A complete theory of insect/host plant interactions must explain and predict interactions both within and beyond the native range. Such a theory might guide efforts to deal with environmental problems stemming from rapid rates of extinction and homogenization of the world's biota.     

植食性昆虫唾液效应子和激发子的研究进展

植食性昆虫与寄主植物通过协同进化形成了复杂的防御和反防御机制。本文系统综述了昆虫唾液效应子和激发子在植物与昆虫互作中的作用及机理。昆虫取食中释放的唾液激发子被植物识别而激活植物早期免疫反应,昆虫也能从口腔分泌效应子到植物体内抑制免疫;抗性植物则利用抗性(R)蛋白识别昆虫无毒效应子,启动效应子诱导的免疫反应,而昆虫又进化出多种方式来躲避植物R蛋白的识别。总之,在这场军备竞赛中,昆虫的唾液成分决定着昆虫能否取食成功。取食过程中,咀嚼式口器害虫分泌大量酶类到植物体内,而刺吸式害虫则分泌胶状和水样唾液到植物中,它们都利用激发子和效应子去调控植物的免疫防御反应。分析现已报道的昆虫效应子发现其作用机制各有不同,具体表现为影响植物早期防御信号,调控植物激素通路及其他通路,或靶向小分子RNA通路。本文还综述了昆虫激发子的最新进展,揭示激发子可以通过诱导释放植物次生代谢物以及调控激素水平、Ca²⁺内流和活性氧爆发增强植物抗性。最后对昆虫效应子的分泌特性、寄主特异性和多功能性作了分析,并对无毒效应子及其对应的植物R基因,以及激发子的模式识别受体的研究进行了展望。     

滇川桂3省暗褐网柄牛肝菌菌腔虫瘿的寄主植物与介壳虫种类调查

暗褐网柄牛肝菌Phlebopus portentosus与介壳虫形成的菌腔虫瘿是该菌营养机制研究的关键环节。本研究先后在云南、四川和广西3省区暗褐网柄牛肝菌产区的16个地点,对菌腔虫瘿的生态和生物学进行了大量的野外调查。发现根部着生菌腔虫瘿的寄主植物有31种,涉及16个科的28个属。与暗褐网柄牛肝菌形成菌腔虫瘿的介壳虫种类有12种,其中10种隶属粉蚧科Pseudococcidae、绵蚧科Monophlebidae、蚧科Coccidae各1种。在不同的寄主植物上菌腔虫瘿的寄生位置和形状会有所不同,与暗褐网柄牛肝菌菌丝形成菌腔虫瘿的寄主植物和介壳虫之间不存在专一性。上述研究结果为暗褐网柄牛肝菌的仿生栽培奠定了基础。     

用现代分子生物学方法揭示植物与昆虫的相互关系

昆虫与植物之间相互关系的研究由来已久。1 964年Ｅｈｒｌｉｃｈ和Ｒａｖｅｎ提出了协同进化 (ｃｏｅｖｏ ｌｕｔｉｏｎ) [1 ] 的概念后 ,更大大促进了植物与昆虫相互关系的研究。马世骏高度重视这一领域的研究 ,指出协同进化的观点是研究生物进化的方法论的基础之一[2 ] 。钦俊德对昆虫与植物的关系作了系统的论述和总结[3] 。以往研究昆虫与植物之间的相互关系 ,主要依靠分析昆虫的习性与相关植物的外部形态和内含次生物质之间的关系 ,辅以数学手段及计算机工具来进行 ,虽然取得了大量卓有成效的成果 ,但都还未能直接从绝大多数生物的遗传…