麦红吸浆虫幼虫不同滞育时期体内山梨醇含量及山梨醇脱氢酶基因表达水平变化

【目的】本研究旨在明确麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana(Géhin)滞育进程中山梨醇含量及山梨醇脱氢酶基因(SmSDH)mRNA表达水平的变化规律,探讨麦红吸浆虫滞育与山梨醇含量及SmSDH表达水平的关系。【方法】分别采用比色法和实时荧光定量PCR方法,对2013年5月-2014年3月不同时间陕西杨凌养虫圃内麦红吸浆虫滞育前后及滞育期幼虫体内山梨醇含量及SmSDH2a和SmSDH2b mRNA表达水平进行分析。【结果】麦红吸浆虫幼虫滞育前山梨醇含量最高(为9.41μg/mg);滞育期间,12月份含量最高(为8.50μg/mg);滞育解除后山梨醇含量为3.25~3.49μg/mg,显著低于滞育前和整个滞育期(P0.05)。山梨醇脱氢酶基因SmSDH2a及SmSDH2b在滞育进程中mRNA表达水平变化趋势相同,且与滞育强度递减趋势一致,即进入滞育后表达水平显著降低(P0.05)并一直稳定在较低水平,滞育解除后逐渐升高并达到最高。滞育期间,同期不同滞育状态幼虫之间山梨醇含量和SmSDH2a表达水平差异不明显,但裸露幼虫SmSDH2b表达水平始终高于结茧幼虫。【结论】山梨醇和SmSDH参与麦红吸浆虫滞育调控,与滞育维持和解除密切相关。     

低温对麦红吸浆虫滞育解除及蜕皮激素受体基因EcR和热激蛋白基因Hsp70和Hsp90表达水平的影响

【目的】本研究旨在明确破茧率和破茧所需时间作为典型的专性幼虫期滞育昆虫麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana滞育解除指标的可行性,探讨蜕皮激素受体基因EcR和热激蛋白基因Hsp70和Hsp90在低温解除滞育中的作用。【方法】9月上旬采自田间的麦红吸浆虫滞育幼虫在低温(4℃)和自然变温处理不同时间(0~90 d)后转移至24℃化蛹,调查幼虫的破茧率、化蛹率及破茧和化蛹所需时间;采用qPCR技术分析4℃低温终止滞育并在24℃下恢复发育的幼虫EcR, Hsp70和Hsp90的mRNA水平。【结果】不同时间低温(4℃)和自然变温处理的麦红吸浆虫滞育幼虫破茧率和化蛹率以及破茧和化蛹所需时间均存在显著差异。未经低温(4℃)处理的幼虫在水分满足的条件下破茧率为71.3%,但均不能化蛹;低温(4℃)处理60 d内,随着处理时间的延长破茧率和化蛹率逐渐升高,破茧和化蛹所需时间逐渐缩短;与4℃低温处理30~60 d相比,自然变温处理30~60 d的幼虫化蛹率显著较低;4℃低温处理60 d和自然变温处理90 d后幼虫的化蛹率均超过91%。低温(4℃)处理显著提高了麦红吸浆虫幼虫EcR, Hsp70和Hsp90的表达量,其中处理30 d时其表达量最高,随着低温(4℃)处理时间的延长,表达量逐渐降低,大部分幼虫滞育解除后表达量趋于恒定。【结论】低温能显著促进麦红吸浆虫的滞育解除,效果优于9-10月自然变温;破茧率及破茧所需时间可作为评判麦红吸浆虫幼虫滞育强度的参考,但不能独立作为滞育解除的指标;EcR,Hsp70和Hsp90的表达水平与滞育强度密切相关,在麦红吸浆虫滞育解除中发挥潜在作用。     

麦红吸浆虫幼虫滞育期间糖类物质变化

分析研究了麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana (Gehin) 幼虫滞育期间总糖、海藻糖和糖原含量的变化。结果表明： 不同滞育年限幼虫的总糖含量无显著差异。在滞育年周期中,不同时期的滞育幼虫总糖含量明显不同。幼虫老熟入土滞育以前的总糖含量明显高于入土滞育期间。入土滞育过程中,越冬期和春季的总糖含量明显高于夏季和秋季。同期的裸露幼虫与结茧幼虫的总糖含量仅在秋季有一定的差异,其他时间基本相似。结茧幼虫滞育期间的海藻糖含量一直维持较高的水平,说明其滞育期间的糖醇积累型属于海藻糖积累型;秋季与春季糖原含量的增加可能与麦红吸浆虫的滞育解除或滞育强度的变化有一定的关系。     

麦红吸浆虫滞育发生和解除过程中保护酶活力动态

采用保护酶活性测试盒分别测定了麦红吸浆虫滞育前、滞育期及滞育解除后过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）等3种保护酶的活力.结果表明：幼虫从老熟到进入滞育的初期,3种保护酶的活力均呈下降趋势.滞育年周期中,SOD和CAT活力对环境温度的反应相同,即低温促进其活力升高,高温导致其活力下降;POD活力与环境温度和滞育发育有关;整个滞育期间,裸露幼虫和结茧幼虫3种保护酶的活力随季节变化趋势相同,但同期的裸露幼虫活力略高于结茧幼虫;不同滞育年限幼虫3种保护酶的活力差异不显著.滞育解除后,3种保护酶的活力均随生长发育进程逐渐升高.     

麦红吸浆虫不同滞育期四种糖代谢酶活力分析

海藻糖是麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana (Gehin)滞育期间储藏能量的主要物质,为弄清其在滞育期的积累机理,本文测定了麦红吸浆虫滞育前后和滞育期糖原磷酸化酶（Gpase）、己糖激酶（HK）、磷酸果糖激酶（PFK）和醛缩酶（ALD）这4种糖代谢酶活力的变化。结果表明: 麦红吸浆虫滞育前后这些糖代谢酶活力明显不同,滞育后Gpase 活力显著提高,糖酵解有关酶HK,PFK和ALD活力降低;滞育解除后,Gpase 活力降低,HK,PFK和ALD活力升高。滞育期间,4种糖代谢酶的活力均与滞育发育有关;同时Gpase 和PFK的活力也与环境温度有关,即夏、冬季高于春、秋季;同期不同滞育状态幼虫比较,裸露幼虫HK,PFK和ALD活力总是略高于结茧幼虫,Gpase则相反。滞育当年与第2年同期幼虫4种糖代谢酶的活力无显著差异。     

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。     

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。     

取食Bt棉与玉米的越冬代棉铃虫抗寒性特征比较

【目的】针对由Bt棉花和玉米构成的华北农田景观, 探讨不同寄主作物对棉铃虫 Helicoverpa armigera 越冬抗寒的影响。【方法】2013年在河北廊坊科研中试基地的作物田中将棉铃虫幼虫接到Bt棉和玉米上, 比较取食不同作物后棉铃虫的化蛹率、存活率和越冬蛹羽化率;在室内控制条件下分别用棉蕾和鲜玉米粒饲喂棉铃虫幼虫。 测定滞育蛹和非滞育蛹的鲜重、干重、以及脂肪、糖原和低分子物质含量等指标, 比较取食不同作物后棉铃虫的抗寒能力。【结果】取食玉米的棉铃虫滞育蛹干重（117.5 mg）、脂肪含量（457.2 μg/mg DW）以及海藻糖浓度（86.45 μg/g）均显著高于取食Bt棉的棉铃虫滞育蛹干重（56.6 mg）、脂肪含量（239.6 μg/mg DW）以及海藻糖浓度（13.87 μg/g）;取食玉米的棉铃虫冰点(-10.2℃)显著低于取食Bt棉的棉铃虫冰点(-6.5℃)。【结论】结果表明取食玉米更加有利于棉铃虫越冬。 据历史数据, 近年来玉米种植面积不断增加, 这将提高棉铃虫成功越冬比率, 对棉铃虫种群扩张起到促进作用, 因此注重玉米上棉铃虫的防治尤为重要。     

越冬过程中桃小食心虫结茧和裸露幼虫体内耐寒性物质动态变化

为比较桃小食心虫Carposina niponensis Walsingham越冬过程中种群耐寒性的差异, 本文研究了其结茧和裸露幼虫自然种群的耐寒性,分别测定了不同时期桃小食心虫越冬幼虫过冷却点、体内含水量、总脂肪、总蛋白和总糖含量。结果表明：从10月至翌年2月份结茧和裸露越冬幼虫的过冷却点、结冰点、总蛋白含量、总糖和总脂肪含量及结茧幼虫的含水量均呈下降趋势。裸露幼虫含水量持续增加,在2月达到最高61.42%,在其存活的整个时期的含水量高于同时期结茧幼虫含水量。裸露幼虫的总糖含量持续降低,在2月份含量达到最低（0.65 μg/mg）,存活的整个时期显著低于同时期的结茧幼虫总糖含量。在裸露幼虫存活的整个时期总蛋白含量和总脂肪含量都和结茧幼虫没有显著差异(P>0.05)。在越冬过程中, 裸露幼虫体内高含水量和低含糖量可能是其不能正常越冬的原因。     

大豆食心虫滞育与非滞育幼虫过冷却能力及其体内主要生化物质含量比较

【目的】本研究旨在明确大豆食心虫Leguminivora glycinivorella滞育与非滞育幼虫体内生化物质含量和保护酶活性的差异,为进一步探索大豆食心虫幼虫滞育调控的分子机制提供依据。【方法】在适温(25℃)环境下,通过控制光周期获得大豆食心虫滞育和非滞育幼虫,分别测定其过冷却点和结冰点、体内主要生化物质(糖类物质、脂类物质和可溶性蛋白)的含量以及3种保护酶[过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物岐化酶(SOD)]的活性并进行比较分析。【结果】在25℃下,大豆食心虫滞育幼虫的过冷却点(-19.20℃)和结冰点(-13.49℃)均低于非滞育幼虫的过冷却点(-16.42℃)和结冰点(-11.22℃),二者过冷却能力差异显著。滞育幼虫体内的总糖、糖原、甘油等能源物质含量均显著高于非滞育幼虫的,滞育幼虫体内总糖含量为非滞育幼虫的2.17倍,甘油含量为非滞育幼虫的1.76倍;但二者体内自由水和可溶性蛋白质含量无显著差异。同时,滞育幼虫POD和CAT活性显著高于非滞育幼虫的,但SOD活力则略低于非滞育幼虫的,无显著差异。【结论】大豆食心虫幼虫由非滞育进入滞育状态过程中,通过调节自身生理代谢使其体内糖类等生化物质含量显著升高,部分保护酶活性显著增强,进而显著提高其过冷却能力以有效应对低温等不利环境条件的来临。     

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。     

CHANGES OF GLYCEROL CONTENT IN DIAPAUSE LARVAE OF THE ORANGE WHEAT BLOSSOM MIDGE, SITODIPLOSIS MOSELLANA (GEHIN) IN VARIOUS SEASONS

Abstract  The glycerol contents in diapause larvae of the orange wheat blossom midge, Sitodiplosis mosellana (Gehin), collected from various seasons, were measured. The results showed that there was less glycerol content in larvae during living on the wheat head. Content of glycerol began to increase significantly when the larvae left the wheat head and entered the soil. A change trend of upper- lower- upper- lower in larvae glycerol contents during diapause in soil was observed from June to April of next year. More glycerol could be examined in larvae collected in summer and winter than in spring and autumn. There was not more glycerol in cocooned larvae than that in non-cocooned larvae during various seasons from the point of statistics. Comparing the glycerol content of larvae being diapause in the first year with that of larvae in the second year, there was yet no obvious difference when larvae were collected in the same season belonged to different years. Therefore, it is shown that the content of glycerol in larvae of the wheat midge in diapause is affected mainly by the seasons or diapause intensity.     

小麦吸浆虫滞育幼虫甘油含量的季节变化(英文)

采用比色分析方法测定了小麦吸浆虫Sitodiplosis mosellana滞育期间幼虫甘油含量的季节变化。结果表明,幼虫离穗入土以前,甘油含量很低,仅为2.96±1.19μg/mg。幼虫离穗入土后,甘油含量急剧升高。入土后5d,甘油含量即上升为6.58±1.11μg/mg;至入土后17d,甘油含量达到高峰,12.21±2.21μg/mg。以后随时间的短期变化其含量变化不大,但随季节变化表现了一定的规律性,呈现了上升——下降——再上升——再下降的变化趋势,即夏季和冬季含量较高,秋季和春季含量较低。结茧幼虫和裸露幼虫比较,结茧幼虫的甘油含量在盛夏和冬季略高于裸露幼虫,秋季和春季时二者含量相当,两者在统计学上并无显著的差异。同一季节的当年滞育幼虫和进入第2年滞育幼虫的甘油含量无明显差异。由此可见,小麦吸浆虫幼虫滞育期间,甘油含量受季节或滞育深度的影响较大。     

滞育诱导温周期对桃小食心虫滞育幼虫生理指标的影响

【目的】为了明确秋季温度升高对桃小食心虫Carposina sasakii Matsumura 耐寒性的影响,针对桃小食心虫滞育过程的生理指标进行了一系列研究。【方法】在GXZ-0450型智能光照培养箱中,温度为26~18, 26~20, 26~22, 28~18, 28~20, 28~22, 30~18, 30~20和30~22℃ 9组变温下（高温10 h,低温14 h,相对湿度70%~80%,光周期为12L∶12D）分别诱导桃小食心虫滞育,再对滞育幼虫过冷却点（supercooling point, SCP）、结冰点（freezing point, FP）以及体内水、脂肪和小分子糖醇类物质含量进行测定。【结果】在适宜滞育的光照下变温不会影响桃小食心虫的滞育率,所有脱果的老熟幼虫全部进入滞育,但其生理指标却有很大差异,其中SCP和FP在较高日高温下较高（SCP：F_135,2=23.83,P<0.001;FP：F_135,2=47.64,P<0.0001）,而在较高夜低温下反而较低（SCP：F_135,2=52.88,P<0.0001;FP：F_135,2=33.34,P<0.0001）。含水量随夜低温和日高温升高显著升高（夜低温：F_135,2=13.47,P<0.0001;日高温：F_135,2=10.39,P<0.0001）。脂肪含量随夜低温升高下降（F_135,2=40.91, P<0.0001）,随日高温升高而上升（F_135,2=161.18,P<0.0001）。小分子糖醇类物质含量随温度的变化各不相同,但差异均显著（P<0.0001）：其中海藻糖、葡萄糖和赤藓糖醇的含量随夜低温升高而下降,但在日高温30℃时海藻糖和赤藓糖醇的含量却随夜温的升高而升高,葡萄糖的含量随夜低温的变化无差异;甘油随日高温的升高而显著升高,随夜低温的升高而显著下降;山梨醇和肌醇的含量随夜低温和日高温的变化差异很大。【结论】桃小食心虫不同温度下诱导滞育的幼虫SCP、FP、水、脂肪和小分子糖醇类含量存在明显差异。滞育诱导期温度对桃小食心虫幼虫的滞育生理有重要的作用,其滞育幼虫起始生理差别可能会影响其越冬。     

葱蝇夏滞育蛹体内DaFOXO1对超氧化物歧化酶基因表达及蛹发育历期的调控作用(英文)

【目的】本研究旨在调查葱蝇Delia antiqua夏滞育蛹体内DaFOXO1对超氧化物歧化酶(SOD)基因表达及蛹发育历期的调控作用。【方法】从葱蝇转录组数据中鉴定DaFOXO1下游铜锌超氧化物歧化酶基因DaCu/Zn SOD和锰超氧化物歧化酶基因DaMn SOD;利用生物信息学工具对DaCu/Zn SOD和DaMn SOD的氨基酸序列特征、亚细胞定位和系统发育关系进行分析。通过qRT-PCR方法分析DaFOXO1, DaCu/Zn SOD和DaMn SOD基因在葱蝇夏滞育蛹不同发育阶段的表达特点;进一步分析DaFOXO1基因被干扰后,葱蝇夏滞育蛹中DaCu/Zn SOD和DaMn SOD基因的表达特点、酶活性变化及对葱蝇夏滞育蛹发育历期的影响。【结果】鉴定到的葱蝇DaCu/Zn SOD(GenBank登录号: KR072551)的开放阅读框长459 bp,编码153个氨基酸,预测蛋白分子量为22.4 kD,等电点为6.44,属于细胞质型铜锌超氧化歧化酶;DaMn SOD(GenBank登录号: KR072549)的开放阅读框长648 bp,编码216个氨基酸,预测蛋白分子量为24.4 kD,等电点为8.85,属于线粒体型锰超氧化物歧化酶。氨基酸序列比对结果显示,DaCu/Zn SOD和DaMn SOD与其他10种双翅目昆虫的同源蛋白有75%~94%的氨基酸序列一致性,且具有典型的SOD家族序列特征;系统发育分析显示它们与铜绿蝇Lucilia cuprina同源蛋白形成高支持率的一支。qRT-PCR分析表明,DaFOXO1基因在滞育前期和滞育后期的表达量较高,而在滞育期的表达量低; DaCu/Zn SOD基因在滞育期和滞育后期呈高表达;但DaMn SOD基因在滞育前期和滞育期的表达量最高,在滞育后期次之。干扰DaFOXO1可显著抑制DaCu/Zn SOD和DaMn SOD的基因表达及相应酶活性,并能明显延长夏滞育蛹的滞育期。【结论】结果说明,DaCu/Zn SOD和DaMn SOD是FOXO1信号网络中的重要成员;DaFOXO1对葱蝇夏滞育蛹蛹期有重要调控作用。