中国西部麦红吸浆虫种群遗传结构的RAPD分析(双翅目:瘿蚊科)

对采自我国西北春麦区武威市 ( 38°N,1 0 3°E)、皋兰县 ( 36.5°N,1 0 4°E)及冬麦区长安县 ( 34.2°N,1 0 9°E)的麦红吸浆虫 Sitodiplosis mosellana ( Gehin)种群和皋兰县的麦黄吸浆虫 Contarinia tritici( Kirby)种群用 4种引物 S1 8、S61、S50、S83进行了RAPD测定分析。结果表明 ,引物共产生 1 0 6个 RAPD标记 ,没有任何一个引物能单独区分所有个体 ,但四种引物扩增结果联合则可。引物在麦红吸浆虫的 3个地理种群之间没有产生各自的特征带谱 ,但在 2个种之间可扩增出鉴别图谱。聚类分析显示 :同种同地理种群的个体间遗传相似程度高 ,变异范围小 ;同种不同地理种群间的遗传相似程度变异范围大 ,部分与种群内个体间的遗传相似程度重叠 ;不同种之间的遗传相似程度最低。在麦红吸浆虫种群间 ,长安与皋兰的种群遗传关系最近 ,而与武威种群较远。以近缘属种麦黄吸浆虫作参照分析表明 ,麦红吸浆虫不同地理种群之间表现为种下的遗传差异。     

利用重复序列引物PCR方法对棉蚜地理种群遗传差异的初步研究

用 3个重复序列作为引物进行PCR ,对棉蚜同一地区种群以及不同地区种群同时进行DNA多态性分析 ,结果表明同地区群体内的棉蚜DNA多态性明显小于不同地区间群体。这样 ,就验证了棉蚜种群分化的相关理论 ,以及重复序列引物PCR这种方法的可靠性 ,同时也为用重复序列引物PCR这种方法来对中国不同地域棉蚜种群遗传分化进行后续研究奠定了基础。     

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。     

麦红吸浆虫唾腺EST-SSRs的信息分析及分子标记筛选

昆虫EST资源库的扩充为开发新的分子标记提供了宝贵的资源。本研究对NCBI的EST数据库中来源于麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana唾腺的1 217条EST序列进行了unigene组装、 SSR信息分析和EST-SSR分子标记筛选。结果表明： 在1 047个unigenes中共找到141个SSR位点, 分布于106个（10.12%）unigenes中, 平均每3.49 kb出现一个SSR位点。在1~6碱基重复基元中, 1~3碱基是主要重复类型, 占总SSR的97.16%以上。A/T（31.21%）, AC/GT（15.60%）和AAC/GTT（9.22%）分别是单、 双和三碱基中占优势的重复基元类型。利用Primer Premier 5.0软件对查找的EST SSRs进行引物设计, 并以麦红吸浆虫基因组DNA为模板, 对从中选出的26对SSR引物进行多态性检测。结果有20对（76.92%）引物能扩增出清晰的目的条带, 并且其中9对（45%）引物表现出多态性。多态性分析结果表明, 从9对EST-SSR引物中, 共检测到51个等位基因, 平均每个位点含有等位基因数为5.67, 平均期望杂合度为0.65, 平均多态信息含量为0.60。本研究能够为今后麦红吸浆虫的种群遗传结构与遗传多样性研究提供帮助。     

基于ISSR和RAPD标记的4个夏蜡梅种群的遗传多样性研究

利用ISSR和RAPD技术对4个夏蜡梅种群25个单株的遗传多样性进行研究。从60条简单重复序列引物中筛选出了10条引物在25个个体中共检测到62个可重复的位点,其中多态位点为41个,总的多态位点百分率为65.60%;从60条寡居核苷酸引物中筛选出了10条引物共扩增出52个位点,其中多态性位点31个,多态性位点的百分率为57.50%。Shannon指数估算的夏蜡梅群体总遗传多样性为0.3737,各群体平均遗传多样性为0.1645。Nei’s指数估算的夏蜡梅群体总遗传多样性为0.2528,各群体平均遗传多样性为01117;物种水平的有效等位基因数为1.4473,平均值为1.1972。4个自然群体的基因分化系数Gst=05297,即总的变异中有52.97%的变异存在于群体间,而群体内的遗传变异占总变异的47.03%,群体间遗传距离平均值0.2187。也表明了夏蜡梅4个群体间出现了遗传分化。夏蜡梅群体间的基因流较低,Nm=04450。聚类分析将4个种群聚为2支,且聚类结果表现出明显的地域性特征。作为狭域分布种,夏蜡梅各群体间存在遗传分化和多样性程度不高,对夏蜡梅种群多样性的就地和迁地保护势在必行。     

中国麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana (Gehin)地理种群mtDNA COⅡ序列的遗传变异

对麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana(Gehin)11个地理种群线粒体DNA(mtDNA)细胞色素C氧化酶亚基Ⅱ(COⅡ)的部分片段进行了测序,分析了核苷酸的组成,构建了NJ分子系统树。结果表明,在用于分析的447bp序列中,A T平均含量为78．6％,其中7个位点存在变异。NJ树显示,麦红吸浆虫各种群间的亲缘关系与地理分布关系密切：11个地理种群可明显地聚为两大族群,所有来自春麦区的种群(NH、QX、GT、GW、GG)和冬麦区(陕西长安SC)种群聚为族群Ⅰ,其它冬麦区种群(HT、HL、HX、AS、AF)聚为族群Ⅱ;陕西长安种群(SC)虽处于冬麦区,但与春麦区种群具有很高的遗传相似性。该结果支持将我国麦红吸浆虫的发生区域分为三个,即春麦发生区、冬春麦发生区、冬麦发生区。各地理种群间的遗传距离为0～0．016,表现为种下的遗传变异,这与RAPD分析得出的结果相一致。     

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。     

麦红吸浆虫及其卵寄生蜂混合种群空间格局

运用地统计学方法对不同时期麦红吸浆虫及其卵寄生蜂混合种群(宽腹姬小蜂和尖腹黑蜂)的空间格局进行了分析.结果表明:麦红吸浆虫休眠体的半变异函数的最优模型为球型,成虫的最优模型为球型-指数型,幼虫最优模型为线性有基台型,卵寄生蜂混合种群半变异函数的最优模型为球型-指数型.麦红吸浆虫休眠体、成虫羽化初期、成虫羽化高峰期、幼虫和卵寄生蜂混合种群的空间相关范围分别为53.6、190.6、154.1、4.2和280.3 m,空间变异强度分别为30.5%、95.6%、96.3%、14.9%和95.3%.采用普通克立格插值法模拟的空间分布模拟图可较好地从时间、空间两个角度直观地分析不同时期麦红吸浆虫及其卵寄生蜂混合种群的动态变化.     

石斛SSR标记的开发及可转移性分析

当前已开发的石斛（Dendrobium）SSR标记仅100余对,难以满足研究的需要。为开发更多石斛分子标记,本研究通过生物信息学方法从公共核酸数据库搜索石斛SSR。结果表明,GenBank收录的3599条石斛DNA序列经拼接获得1343条Uni—DNA序列。经搜索,共检测出283个SSR,分布于205条Uni—DNA序列,平均每2815bp含一个SSR。通过序列比对,剔除86条已开发引物的SSR—DNA序列,从剩余的119条序列设计76对引物,并在石斛属32个种间进行可转移性分析,结果显示47对引物得到有效扩增,种间可转移率为51．1％N95．7％,平均为75．9％。有效扩增引物中有46对在石斛种间具多态性,检测出等位基因数2～8个,平均4．0个。选取10对多态性引物扩增60份铁皮石斛资源,每对引物检测出等位基因数2～5个,平均3．4个。根据SSR扩增带型将60份铁皮石斛资源聚为5大类,同一类型内的表型较类群间接近。对DMl21扩增产物测序表明铁皮石斛种内的SSR等位变异由SSR重复次数差异造成,而石斛种间的SSR等位变异还包含SSR位点侧翼序列的插入缺失以及替换。     

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。     

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。     

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。     

Very long diapause and extreme resistance to population disturbance in a galling insect

1. Some insects have a prolonged diapause – a dormancy that extends over more than 1 year. In most species prolonged diapause involves one or a few extra years, but in extreme cases diapause may surpass 10 years. Few cases of very long diapause have been described, and very little is known about the population consequences of the temporal refuge formed by the diapausing individuals. 2. The gall midge Contarinia vincetoxici Kieffer galls the flowers of a long‐lived herb Vincetoxicum hirundinaria Med. After completing development, larvae leave the galls for the ground where they enter diapause. Extending an earlier published inoculation experiment, we show that the diapause may last up to at least 13 years, with a median duration of at least 6 years. 3. The gall midge is attacked by two parasitoid species. Dissections of gall midge larvae for presence of parasitoids revealed that Omphale salicis Haliday had a maximum 2 year diapause and Synopeas acuminatus Kieffer a maximum 4 years. The very long diapause of the gall midge may thus provide a temporal refuge from these enemies. 4. In a 15‐year field experiment all galls were removed every year from six isolated habitat patches. Density changes in experimental populations were not statistically different from control populations for over a decade. After 14–15 years a modest decline could be observed. This slow response illustrates that prolonged diapause in C. vincetoxici provides a very strong population buffer against mortality during the galling stage.     

麦红吸浆虫在我国的发生、危害及防治

麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana是我国的一种重要农业害虫, 以幼虫危害小麦正在发育的籽粒, 可造成小麦严重减产, 甚至绝收。该害虫具有虫体小, 滞育时间长, 为害隐蔽等特点。近些年来, 受全球气候变化、 耕作制度改变、 小麦品种更换、 人类活动等多种因素的影响, 麦红吸浆虫在我国的发生危害情况发生了很大变化, 出现了北扩东移的现象。麦红吸浆虫主要分布在我国的北方麦区, 发生为害具有隐蔽性、 间歇性、 局部性和暴发性的特点。这种害虫的发生危害受虫源基数、 生态因子、 农业生产措施及人类活动等多种因素的影响。进入21世纪后, 麦红吸浆虫在我国的发生范围发生了很大的变化, 且主要分布在43°N以南到27°N以北的冬小麦主产区。有关麦红吸浆虫滞育的多态性、 小麦对麦红吸浆虫的抗性机理、 抗性品种的选育和天敌资源的开发等方面的研究将是今后的主要研究方向; 未来仍需加强对麦红吸浆虫滞育的分子机制、 发生危害规律、 预测预报、 综合防治和寄主植物 麦红吸浆虫 天敌三级营养关系等方面研究。本综述可为今后了解麦红吸浆虫在我国的发生危害规律、 预测预报及综合防治等提供参考。     

CHANGES OF FATTY ACIDS IN LARVAE OF THE WHEAT BLOSSOM MIDGE,SITODIPLOSIS MOSELLANA (GEHIN) (DIPTERA: CECIDOMYIIDAE)*

Abstract The changes of fatty acids in larvae of the wheat blossom midge, Sitodiplosis mosellana (Gehin) at different periods were examined by gas choromatography. There were 10–16 kinds of fatty acids, of which the predominant ingredients were palmitic (C_16:0), oleic (C_18:1) and linoleic (C_18:2) acids which were more than 95% in total fatty acids, stearic acid (C_18:0) about 2%‐3.5% and any of the others was less than 1%. The fatty acid compositions increased from mid‐May, when larvae of the wheat blossom midge left the wheat‐ears and fallen on the ground, to April of next year before pupating and emerging. No arachidic acid (C_20.0) was discovered in over‐summering, over‐wintering as well as inactive over‐wintered larvae. The content of saturated fatty acids in over‐summering, overwintering as well as inactive over‐wintered larvae were less than those of in active over‐wintered larvae and wheat‐ear larvae. Therefore, changes of the arachidic acid and the proportions of saturated fatty acids/unsaturated fatty acids could be used as one of the biochemical criteria to determine the active state and the degree of diapause in larvae of the wheat blossom midge.     

Patterns of diapause frequency and emergence in swede midges of southern Ontario

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中国麦红吸浆虫(双翅目：瘿蚊科)不同地理种群的遗传结构

采用RAPD方法测定分析了我国麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana (Gehin) 10个地理种群的遗传结构。结果表明：5种引物在10个种群中共产生了326个RAPD标记,各地理种群之间没有产生各自的特征标记;不同种群间的遗传相似程度与其地理间距呈反比;种群内的遗传相似程度比种群间的高;利用UPGMA法可将其聚为冬麦区和春麦区两大类群。     

Examining the genetic diversity of the orange blossom wheat midge,Sitodiplosis mosellana (Géhin), across North America

The orange blossom wheat midge, Sitodiplosis mosellana (Géhin) (Diptera: Cecidomyiidae), is a significant pest of wheat (Triticum spp.) grown in the Northern Hemisphere. It was accidently introduced to North America over 200 years ago and has subsequently spread throughout the northern Great Plains. Since 2010, several Canadian spring wheat varieties containing the resistance gene Sm1 have been released. Due to the potential of wheat midge populations to evolve virulent biotypes to Sm1, cultivars containing Sm1 are grown with a susceptible cultivar in an interspersed refuge. An understanding of the genetic diversity of wheat midge populations could provide important information on the potential development of resistance to Sm1. In the current study, we used two mitochondrial genes (CO1 and ND4) from wheat midge collected across the northern Great Plains and Québec in North America to assess population structure and genetic diversity. We found limited genetic diversity and population structure across the sampled North American populations. We also assessed North American haplotype similarity to wheat midge collected from Europe and China and found high similarity between North American and European populations, although sampling in Europe was limited. This supports the hypothesis that North American populations originated from Europe.