斜纹夜蛾抗药性监测及茚虫威对其解毒代谢酶的影响

【目的】斜纹夜蛾Spodoptera litura (Fabricius)是主要的农业害虫之一。本研究旨在明确该害虫在湖南省5个主要蔬菜种植区的抗药性水平,并探讨该害虫对茚虫威的抗性与解毒代谢酶活性之间的关系,为斜纹夜蛾有效防控及抗性治理提供依据。【方法】采用浸叶法测定了2014-2016年湖南5地斜纹夜蛾田间种群对10种杀虫剂的抗性水平;将斜纹夜蛾敏感种群3龄幼虫在死亡率40%~70%的选择压下用茚虫威进行汰选,比较了斜纹夜蛾敏感种群和抗茚虫威种群的羧酸酯酶、谷胱甘肽S-转移酶和多功能氧化酶对硝基苯甲醚O-脱甲基活性。【结果】湖南5地斜纹夜蛾田间种群对有机磷类杀虫剂产生了26.9~220.2倍的抗性,对氨基甲酸酯类杀虫剂产生了68.3~890.8倍的抗性,对拟除虫菊酯类杀虫剂产生了21.0~267.2倍的抗性,对相对较新型杀虫剂（甲维盐、阿维菌素、茚虫威和溴虫腈）产生了5.2~53.4倍的抗性。经茚虫威汰选后第14代[抗性倍数(resistance ratio, RR)=26.43]斜纹夜蛾羧酸酯酶、谷胱甘肽S-转移酶和对硝基苯甲醚O-脱甲基酶活性分别上升2.86, 1.01和1.83倍。【结论】斜纹夜蛾对多种药剂产生了不同水平的抗性,斜纹夜蛾幼虫羧酸酯酶和对硝基苯甲醚O-脱甲基活性增强可能是斜纹夜蛾对茚虫威的抗性上升的重要因素。     

金龟子绿僵菌对斜纹夜蛾幼虫的生防效果、抗氧化酶活性和肠道细菌群落的影响

【目的】测定金龟子绿僵菌(Metarhizium anisopliae)对斜纹夜蛾(Spodoptera litura) 2龄幼虫的毒力,研究金龟子绿僵菌侵染后寄主体内抗氧化酶活性和肠道内细菌群落的变化,探讨斜纹夜蛾对金龟子绿僵菌侵染的防御机制。【方法】采用浸渍法测定不同浓度金龟子绿僵菌对斜纹夜蛾2龄幼虫的毒力;应用IlluminaMiSeq高通量测序技术测定肠道细菌群落。【结果】不同浓度的孢悬液对斜纹夜蛾2龄幼虫均有一定的毒力,处理7 d时半致死浓度(LC_(50))为3.944 107个孢子/mL;浓度为1.0×10~9个孢子/mL时,半致死时间最短(LT_(50))为4.6 d,校正后的死亡率为81.03%。处理后未致死的斜纹夜蛾幼虫体内抗氧化酶活性显著高于对照组。处理后致死的斜纹夜蛾幼虫肠道细菌群落多样性显著高于对照组;且处理后致死的斜纹夜蛾幼虫肠道细菌群落组成与对照组差异显著。【结论】金龟子绿僵菌对斜纹夜蛾幼虫的致死率和致死效率与金龟子绿僵菌的浓度呈正相关;斜纹夜蛾幼虫体内的抗氧化酶可能在抵抗金龟子绿僵菌侵染的过程中起重要作用。金龟子绿僵菌的侵染会导致斜纹夜蛾幼虫肠道细菌群落多样性升高和组成发生变化,Enterococcus、Escherichia和Pseudomonas等属可能是影响斜纹夜蛾幼虫抵抗金龟子绿僵菌侵染致死的重要因素。     

Cry1C蛋白对4种棉花害虫的致死效果

【背景】苏云金芽胞杆菌(Bt)属革兰氏阳性细菌,是目前世界上应用最广泛的杀虫剂。来自Bt的Cry1Ac基因自1997年商业化以来,其产生的蛋白对棉铃虫、红铃虫等鳞翅目害虫起到了很好的控制作用。但该基因对甜菜夜蛾、斜纹夜蛾、玉米螟等害虫的控制作用较差,因此,需要寻找新的Bt基因亚型控制上述害虫。【方法】将Cry1C蛋白加到人工饲料上形成药膜后,接入低龄幼虫进行生物测定,以常规不加毒蛋白的饲料为对照,计算1、3、5、7 d后不同害虫的校正死亡率。【结果】随着Cry1C蛋白浓度的增加及时间的延长,甜菜夜蛾和斜纹夜蛾的校正死亡率逐渐升高,Cry1C浓度为10μg·m L-1时,处理7 d后,甜菜夜蛾和斜纹夜蛾的校正死亡率分别为100%和85.42%,表明甜菜夜蛾比斜纹夜蛾更敏感,而棉铃虫和玉米螟对Cry1C蛋白的敏感性较差。【结论与意义】Cry1C基因可作为控制棉田甜菜夜蛾和斜纹夜蛾的有价值的候选基因,但是对棉铃虫和玉米螟无效。该研究为筛选新的Bt基因亚型用于防治不同的棉花害虫提供了数据参考。     

草地贪夜蛾和其它五种重要鳞翅目害虫蛹的形态特征比较

【目的】田间草地贪夜蛾Spodopterafrugiperda(J.E.Smith)蛹与斜纹夜蛾Spodopteralitura Fabricius、甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hübner)、粘虫Mythimna separata(Walker)、棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)和亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis 5种重要鳞翅目害虫蛹容易混淆。明确草地贪夜蛾与其它5种重要的鳞翅目害虫蛹的形态差异,为田间鳞翅目害虫蛹的准确鉴别和田间调查提供依据。【方法】采用体式显微镜拍照观察并分析草地贪夜蛾蛹、斜纹夜蛾蛹、甜菜夜蛾蛹、粘虫蛹、棉铃虫蛹和亚洲玉米螟蛹的外部形态特征,根据相关特征差异编制了区分草地贪夜蛾与此5种鳞翅目害虫的检索表和快速区分表。【结果】草地贪夜蛾蛹主要特征为中足末端到达下颚末端之前,触角末端到达中足末端之前;中胸背板前缘略直;第4-7腹节背面前缘着生多行粗点刻;腹部末端臀棘上着生1对基部分开呈八字形的刺。草地贪夜蛾蛹腹部末端臀棘部位与其它5种害虫均不相同,辅以附肢位置、中胸背板前缘线和腹部点刻等特征可以准确将其与斜纹夜蛾、甜菜夜蛾、粘虫、棉铃虫和亚洲玉米螟的蛹区分。斜纹夜蛾中胸背板前缘线和臀棘上的刺与草地贪夜蛾有异;甜菜夜蛾下颚与中足位置及臀棘上的刺与草地贪夜蛾有异;粘虫腹部点刻和臀棘上的刺与草地贪夜蛾有异;棉铃虫触角末端位置和腹部末端的刺与草地贪夜蛾有异;亚洲玉米螟腹足遗迹和臀棘上的刺与草地贪夜蛾有异。【结论】根据蛹的结构特征,可以区分草地贪夜蛾与斜纹夜蛾、甜菜夜蛾、粘虫、棉铃虫和亚洲玉米螟等害虫的蛹。     

Cry2Ab蛋白对甜菜夜蛾和斜纹夜蛾低龄幼虫的抗性

【背景】在我国,由于Bt棉的种植,棉铃虫和红铃虫等靶标害虫得到了控制,但棉田其他鳞翅目害虫如甜菜夜蛾和斜纹夜蛾的危害仍较严重。美国商业化种植的双价棉BollgardⅡ所表达的Cry2Ab蛋白不仅对棉铃虫有较好的控制效果,而且对甜菜夜蛾和草地贪夜蛾有较好的控制作用。因此,该双价棉在我国被环境释放前,有必要研究其对棉田其他鳞翅目害虫的影响。【方法】在人工饲料中分别添加质量浓度为1．25、2．5、5．0、10．0和20．0μg·g^-1的Cry2Ab蛋白,采用生物测定的方法,在室内研究了其对甜菜夜蛾和斜纹夜蛾低龄幼虫存活率和体质量抑制率的影响。【结果】随着Cry2Ab蛋白浓度的增大,甜菜夜蛾初孵幼虫和1龄幼虫的存活率逐渐降低,2龄幼虫和3龄幼虫以及斜纹夜蛾各龄期幼虫的存活率在不同浓度处理下与对照差异均不显著。但与对照相比,高浓度处理对这2种害虫各龄期幼虫的体质量均有显著影响。【结论与意义】高浓度Cry2Ab蛋白（10．0和20．0μg·g^-1）对甜菜夜蛾低龄幼虫有较好的控制作用,但对斜纹夜蛾低龄幼虫的控制效果不太理想。这为该双价基因棉花在我国的推广提供了依据。     

共生菌Asaia在四种鳞翅目害虫中的感染情况

【目的】Asaia属醋酸菌已被证明与双翅目、膜翅目、半翅目和鳞翅目的多种昆虫存在着重要的共生关系。本研究检测斜纹夜蛾Prodenia litura(Fabricius)、粘虫Mythimna separata Walker、小地老虎Agrotis ypsilon Rottemberg和甘蓝夜蛾Mamestra brassicae Linnaeus体内Asaia的感染情况,并研究了Asaia的传递效率。【方法】基于16 s r DNA特异序列检测,分析Asaia在4种鳞翅目害虫中的感染情况。通过建立感染Asaia的斜纹夜蛾品系,检测其垂直传递效率。【结果】Asaia在斜纹夜蛾、粘虫、小地老虎和甘蓝夜蛾田间种群中均有感染,其感染率分别为45.8%、66.7%、47.2%和31.0%。系统发育分析表明,Asaia 16S r DNA序列可分为3种序列型ST1、ST2和ST3,其中4种昆虫中均含有ST1序列型。父母亲本均感染Asaia的斜纹夜蛾后代,Asaia感染率达到91.7%。【结论】Asaia在鳞翅目害虫中存在较高的感染率,在昆虫物种间可能存在水平传递并且在种内可进行垂直传递。     

基于性诱和深度学习的草地贪夜蛾成虫自动识别计数方法

【目的】探究深度学习在草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda成虫自动识别计数上的可行性,并评估模型的识别计数准确率,为害虫机器智能监测提供图像识别与计数方法。【方法】设计一种基于性诱的害虫图像监测装置,定时自动采集诱捕到的草地贪夜蛾成虫图像,结合采集船形诱捕器粘虫板上草地贪夜蛾成虫图像,构建数据集;应用YOLOv5深度学习目标检测模型进行特征学习,通过草地贪夜蛾原始图像、清除边缘残缺目标、增加相似检测目标(斜纹夜蛾成虫)、无检测目标负样本等不同处理的数据集进行模型训练,得到Yolov5s-A1, Yolov5s-A2, Yolov5s-AB, Yolov5s-ABC 4个模型,对比在不同遮挡程度梯度下的测试样本不同模型检测结果,用准确率(P)、召回率(R)、F1值、平均准确率(average precision, AP)和计数准确率(counting accuracy, CA)评估各模型的差异。【结果】通过原始图像集训练的模型Yolov5s-A1的识别准确率为87.37%,召回率为90.24%,F1值为88.78;清除边缘残缺目标图像集训练得到的模型Yolov5s-A2的识别准确率为93.15%,召回率为84.77%,F1值为88.76;增加斜纹夜蛾成虫样本图像训练的模型Yolov5s-AB的识别准确率为96.23%,召回率为91.85%,F1值为93.99;增加斜纹夜蛾成虫和无检测对象负样本训练的模型Yolov5s-ABC的识别准确率为94.76%,召回率为88.23%,F1值为91.38。4个模型的AP值从高到低排列如下：Yolov5s-AB>Yolov5s-ABC> Yolov5s-A2>Yolov5s-A1,其中Yolov5s-AB与Yolov5s-ABC结果相近;CA值从高到低排列如下：Yolov5s-AB>Yolov5s-ABC>Yolov5s-A2>Yolov5s-A1。【结论】结果表明本文提出的方法应用于控制条件下害虫图像监测设备及诱捕器粘虫板上草地贪夜蛾成虫的识别计数是可行的,深度学习技术对于草地贪夜蛾成虫的识别和计数是有效的。基于深度学习的草地贪夜蛾成虫自动识别与计数方法对虫体姿态变化、杂物干扰等有较好的鲁棒性,可从各种虫体姿态及破损虫体中自动统计出草地贪夜蛾成虫的数量,在害虫种群监测中具有广阔的应用前景。     

基于计算机视觉技术评价光照度对斜纹夜蛾幼虫体色的影响

【目的】为揭示光照度对斜纹夜蛾Prodenia litura(Fabricius)幼虫体色变化的影响,建立一套新的昆虫体色评价体系。【方法】采用计算机视觉检测技术,将斜纹夜蛾幼虫的颜色数值化,评价了斜纹夜蛾幼虫体色随日龄的变化规律及光照度对斜纹夜蛾幼虫体色变化的影响。【结果】随着日龄的增加,斜纹夜蛾幼虫的明度(B)和彩色指数(CI)逐渐减少,体色偏差系数(BDV)逐渐增加,色泽从开始的绿色占主导逐渐转变为红色占主导,不同日龄间主观色各颜色指标都差异显著(P<0.01);在低光照度(0~1 000 lx)下,明度(B)和体色偏差系数(BDV)主要受光照影响,而彩色指数(CI)和归一化RGB值主要受发育日龄的影响,在高光照度下(1 000 lx以上),所有颜色指标均受发育日龄影响较大,受光照处理相对较小,光照度对斜纹夜蛾幼虫体色影响的阈值为1 000 lx,在阈值下,明度(B)、彩色指数(CI)及体色分化系数(BDC)都随光照度的增加显著增加,体色偏差系数(BDV)、RGB色差则随光照度的增加而减少。【结论】光照度主要影响斜纹夜蛾幼虫体色的明暗程度,对色彩程度影响不大,且光照度的影响阈值大约为1 000 lx。     

不同温度下斜纹夜蛾的两性生命表

【目的】斜纹夜蛾Spodoptera litura(Fabricius)是一种鳞翅目夜蛾科食叶害虫,在不同的寄主、饲料等条件下表现出不同的生长发育特点。本实验旨在探究温度对斜纹夜蛾生长发育状况和种群参数的影响。【方法】在室内人工气候箱20±1℃,27±1℃和30±1℃(相对湿度和光周期分别为65%±10%和14L∶10D)条件下饲养斜纹夜蛾,观察和组建斜纹夜蛾在3种温度下的年龄-阶段两性生命表。【结果】斜纹夜蛾各个阶段的发育历期随温度升高变短,成虫产卵前期(adult preoviposition period,APOP)和总产卵前期(total preoviposition period,TPOP)同样表现为随温度升高而变短。此外,20±1℃处理的平均产卵量最高(1 810.36粒/雌),27±1℃处理次之(1 623.51粒/雌),30±1℃处理最低(1 084.60粒/雌)。斜纹夜蛾在不同温度条件下内禀增长率(r)、周限增长率(λ)和净增殖率(R0)有显著差异,20±1℃处理的r和λ显著低于27±1℃处理和30±1℃处理;27±1℃处理的R0显著大于20±1℃和30±1℃处理;20±1℃,27±1℃和30±1℃下平均世代周期(T)分别为52.51,30.63和26.87 d,依次减少且相互间差异显著(P0.05)。【结论】斜纹夜蛾在27±1℃和30±1℃温度条件下均表现出很强的增殖能力,该结果可为田间综合防治斜纹夜蛾提供理论依据。     

斜纹夜蛾信息素结合蛋白SlitPBP4的分子克隆、组织表达谱及结合特性分析

【目的】鉴定斜纹夜蛾Spodoptera litura新的信息素结合蛋白(pheromone binding protein,PBP)基因,明确其在斜纹夜蛾不同组织中的表达水平并探讨其功能。【方法】基于已报道的烟草天蛾Manduca sexta、家蚕Bombyx mori、君主斑蝶Danaus plexippus和庆网蛱蝶Melitaea cinxia 4种非夜蛾科昆虫PBP4同源基因的序列特点及与其他PBP基因在染色体上的相邻关系,通过分析实验室先前克隆到的斜纹夜蛾PBP/GOBP基因序列,克隆斜纹夜蛾PBP4同源基因;通过RT-PCR和q PCR技术测定该基因在斜纹夜蛾雌雄成虫不同组织中的表达水平;利用体外表达和荧光竞争性结合实验测定斜纹夜蛾PBP4蛋白对性信息素组分和植物气味物质的结合能力。【结果】在夜蛾科昆虫斜纹夜蛾中鉴定到首个PBP4基因,命名为Slit PBP4(Gen Bank登录号:MG356847),c DNA编码210个氨基酸,具有N末端信号肽、疏水性气味分子结合域及6个保守半胱氨酸等PBP的典型序列特征,其基因组DNA在保守位置也含有2个内含子;但和已报道的斜纹夜蛾3个PBP相比,PBP4的C末端明显较长。Slit PBP4在雄成虫腹部(生殖系统)极高表达,在雌雄成虫触角及其他组织中仅微弱表达或不表达。荧光竞争性结合实验结果表明,Slit PBP4蛋白与被测定的信息素组分及植物气味物质均没有明显结合能力。【结论】报道了夜蛾科昆虫的首个PBP4基因,该基因可能主要参与雄虫生殖相关的生理过程而非嗅觉功能。     

利用mtCOI PCR-RFLP技术鉴别草地贪夜蛾与其他3种形态相近昆虫

【目的】田间调查发现草地贪夜蛾与甜菜夜蛾、斜纹夜蛾、粘虫常混合发生,传统的形态学鉴定方法不能快速鉴别出该虫,当前亟需快速鉴别该虫的方法。【方法】本研究分析了草地贪夜蛾与甜菜夜蛾、斜纹夜蛾、粘虫mtCOI基因序列的酶切位点,根据目的片段设计上游引物并进行PCR-RFLP验证。【结果】草地贪夜蛾个体在mtCOI片段的556~561 bp处均存在Sbf I内切酶酶切位点,斜纹夜蛾、甜菜夜蛾、粘虫均无Sbf I酶切位点。草地贪夜蛾PCR产物经过Sbf I内切酶酶切,可出现420 bp左右的特征带,斜纹夜蛾、甜菜夜蛾、粘虫种群均不能被Sbf I内切酶酶切。【结论】基于新设计引物扩增的mtCOI片段的PCR-RFLP方法可有效鉴别草地贪夜蛾与其他3个形态相近昆虫,研究结果为草地贪夜蛾的快速鉴别提供了方法。     

棉田非靶标害虫发生丰度与气象因子的关联性分析

【背景】近年来,全球气候条件不断变化,其对农田生态系统和病虫草害发生的影响较大。【方法】于2009~2013年在河南安阳田间小区系统调查了转基因棉田和非转基因棉田主要害虫种群丰度,结合5年间本地气象因素,分段分析了影响棉田主要害虫发生的关键气象因子及其关键影响时期。【结果】不同害虫发生危害的关键气象因子及其关键影响时期不同,且不同害虫种群丰度与气象因子及其影响时期有不同的相关性。影响棉蚜的关键性气象因子是1~8月的平均气温,与相对湿度和降雨量相关性较低;影响棉叶蝉的关键气象因子是1~4月的降雨量,其次是1~8月的相对湿度,而平均气温与其相关性很低;5~8月降雨量对烟粉虱有一定的抑制作用,平均气温和相对湿度对其无显著影响;影响棉蓟马的关键气象因子是平均气温,其次是5~8月相对湿度,降雨量与棉蓟马丰度相关性较低;平均气温、相对湿度和降雨量与盲蝽种群丰度的相关性很低,其发生危害可能是多种气象因子协同作用的结果。【结论与意义】本研究结果可为气候变化条件下棉田主要害虫的预测预报和防御提供理论依据。     

四种鳞翅目害虫精氨酸激酶基因的表达谱及基于RNAi的功能分析

【目的】精氨酸激酶(arginine kinase, AK)(EC 2.7.3.3)是昆虫体内重要的磷酸原激酶(能量代谢调节因子),也是唯一能够形成有效ATP的磷酰基供体,起着与脊椎动物中肌酸激酶相同的作用。本研究旨在了解鳞翅目害虫AK基因的表达和功能。【方法】利用qRT-PCR方法测定AK基因在大螟Sesamia inferens、二化螟Chilo suppressalis、甜菜夜蛾Spodoptera exigua和斜纹夜蛾Spodoptera litura 这4种鳞翅目害虫不同发育阶段和3龄幼虫不同组织中的表达谱;通过终点法检测了这4种害虫不同发育阶段和幼虫不同组织中的AK酶活性;采用RNAi技术抑制该基因的表达并分析其功能。【结果】AK基因在大螟、二化螟、甜菜夜蛾和斜纹夜蛾这4种鳞翅目昆虫的不同发育阶段和3龄幼虫不同组织中均有表达,说明该基因的表达不具有发育时期和组织特异性。不同发育时期和3龄幼虫不同组织中AK酶活性与基因表达量变化趋势大体一致。注射以AK基因为靶标的dsRNA 6 d后,4种害虫体内AK基因的mRNA表达下降30%~50%,AK酶活性降低30%左右;14 d后幼虫的死亡率达50%左右,显著高于对照组幼虫的死亡率。【结论】AK基因在上述4种鳞翅目害虫中为组成型表达,RNAi抑制AK基因的表达可导致4种害虫的幼虫死亡,研究结果为开发以AK基因为靶标的鳞翅目害虫防治新技术提供了理论依据。     

绿盲蝽中期预测模型的组建与应用

【目的】随着转基因棉种植年限的延长,绿盲蝽Apolygus lucorum(Meyer-Dür)成为棉田主要害虫,建立准确的预测预报模型,可为绿盲蝽的防控奠定基础。【方法】通过收集整理基点16年(1993—2008年)绿盲蝽各代成若虫的发生高峰期与发生量以及平均气温、相对湿度、降雨量、雨日、光照时数等各项因子数据,利用DPSv8.05专业版数据处理系统,采用多因子逐步回归方法,从各代发生量、平均温度、雨量、湿度、光照时长等因子中筛选出4~5个相关显著的预测因子进一步用二次多项回归建立预测模型。【结果】初步建立了绿盲蝽各代发生期、发生量预测模型,进行了回代检验,并进一步利用6年(2009—2014年)的绿盲蝽实际发生数据对预测模型的应用效果就行了外延检测,总体测报准确率平均达到85%以上。【结论】建立的绿盲蝽中期测报模型准确率较高,农业技术推广部门可以在绿盲蝽的预测预报工作中加以应用。     

根结线虫对斜纹夜蛾幼虫生长及营养利用随龄期变化的研究

【目的】为明确南方根结线虫Meloidogyne incognita侵染对斜纹夜蛾Spodoptera litura幼虫的影响是否因幼虫的龄期而异。【方法】采用被南方根结线虫侵染和未被侵染的乌桕叶片饲喂斜纹夜蛾幼虫,并测定不同龄期幼虫的生长（幼虫体重、发育历期、相对生长率）和营养利用（取食量、近似消化率、食物转化率）情况。【结果】随着幼虫龄期的增加,斜纹夜蛾幼虫的取食量及发育历期呈上升趋势,幼虫体重、相对生长率和食物转化率先上升后下降,而近似消化率则先下降后上升。与饲喂未侵染南方根结线虫的乌桕叶片相比,取食线虫侵染的乌桕叶片的斜纹夜蛾2龄幼虫近似消化率（0.78±0.07）%显著增加了约30%,但斜纹夜蛾的4龄幼虫体重（0.12±0.04）g、相对生长率（0.20±0.06）g·g^(-1)·d(-1)·d^(-1)和食物转化率（0.54±0.18）%分别降低了61%、36%和73%。线虫侵染处理与龄期互作对斜纹夜蛾的发育历期和取食量无显著影响。【结论】根结线虫侵染对斜纹夜蛾幼虫生长及其营养利用的影响因龄期而异,线虫侵染处理虽显著增加了斜纹夜蛾2龄幼虫的近似消化率,但却抑制了其4龄幼虫的生长及其营养利用。     

模糊综合评判法在斜纹夜蛾预测预报上的应用

通过分析多年斜纹夜蛾灯下虫量、田间虫量以及气象资料,采用模糊综合评判的原理和方法,组建了斜纹夜蛾发生量模糊综合评判模型。应用该模型对2006年和2007年斜纹夜蛾田间发生量进行预测,预测结果与田间发生实况基本相符。     

甲维盐对斜纹夜蛾幼虫肠道细菌的影响

【目的】斜纹夜蛾幼虫属杂食性、高食量的害虫,通过分子生物学手段对经甲维盐处理后的斜纹夜蛾幼虫肠道微生物进行比对,研究肠道共生菌群受毒剂刺激后的代谢变化,探讨菌株的自身代谢与甲维盐的作用受体的相关性。【方法】基于Illumina MiSeq技术测序平台,对取食甲维盐和未取食甲维盐的斜纹夜蛾幼虫中肠细菌的16S rRNA可变区进行高通量测序,分析对比细菌群落结构多样性。【结果】肠杆菌属、根瘤菌属在斜纹夜蛾的肠道中占优势地位,经过甲维盐处理后两者的丰度大幅下降。沙雷氏菌属和黄单胞杆菌属在处理后减少到几乎为零,相反,原先不占据优势的棒状杆菌属和甲醇杆菌属,处理后丰度明显上升。【结论】甲维盐处理后的优势菌群以及丰富度均发生变化,表明斜纹夜蛾的肠道菌群结构可能与甲维盐毒理机制有关。     

核受体因子FTZ-F1在斜纹夜蛾响应虫螨腈及辛硫磷胁迫中的作用机制

【目的】本研究旨在揭示昆虫蜕皮激素信号通路上的关键核受体因子FTZ-F1在斜纹夜蛾Spodoptera litura响应虫螨腈和辛硫磷胁迫中的作用机制。【方法】使用生物信息学方法鉴定斜纹夜蛾FTZ-F1基因,并进行序列比对及系统发育树构建;将LC₃₀浓度辛硫磷和虫螨腈浸叶处理的桑叶分别喂食斜纹夜蛾3龄幼虫,并分别收集取食药叶后1, 12, 24, 36和48 h时存活的幼虫,使用qRT-PCR技术检测幼虫体内SlFTZ-F1的表达水平;使用RNAi技术沉默SlFTZ-F1基因,并使用qRT-PCR技术检测注射dsRNA后SlFTZ-F1的表达水平;将LC₃₀浓度虫螨腈和辛硫磷浸叶处理的桑叶分别喂食沉默了SlFTZ-F1的斜纹夜蛾3龄幼虫,喂食后24和48 h统计斜纹夜蛾幼虫死亡率;选取8个斜纹夜蛾谷胱甘肽S-转移酶(SlGST)基因,使用qRT-PCR技术检测沉默了SlFTZ-F1基因的斜纹夜蛾幼虫这些SlGST基因的表达水平。【结果】斜纹夜蛾SlFTZ-F1开放阅读框长1 665 bp,编码555个氨基酸,等电点为6.39,理论分子量61.77 kD,SlFTZ-F1具有DNA结合域、FTZ-F1 box及配体结合域;系统发育分析表明,SlFTZ-F1与草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的SfFTZ-F1聚为一个亚分支。与ddH₂O处理的对照相比,LC₃₀浓度虫螨腈处理后1, 24和36 h以及LC₃₀浓度辛硫磷处理后24和36 h,斜纹夜蛾3龄幼虫SlFTZ-F1的表达量均显著上调。与注射dsGFP的对照组相比,斜纹夜蛾幼虫在注射dsSlFTZ-F1后48 h SlFTZ-F1基因的表达量显著下降;分别将LC₃₀浓度虫螨腈和辛硫磷处理的桑叶喂食沉默了SlFTZ-F1的斜纹夜蛾3龄幼虫,48 h时与对照组相比斜纹夜蛾幼虫死亡率分别显著升高22%和28%;沉默SlFTZ-F1的斜纹夜蛾幼虫8个SlGST基因的表达量均显著下降。【结论】虫螨腈及辛硫磷显著诱导斜纹夜蛾幼虫SlFTZ-F1基因表达,沉默SlFTZ-F1后斜纹夜蛾幼虫对虫螨腈和辛硫磷的敏感性显著升高,解毒酶SlGST基因的表达受到显著抑制,说明发育相关的转录因子FTZ-F1在斜纹夜蛾响应常用杀虫剂胁迫中发挥了重要作用。     

斜纹夜蛾蜕皮激素合成通路相关CYP450基因的鉴定及表达分析

【目的】本研究旨在探讨蜕皮激素合成通路相关CYP450基因的表达规律,为害虫防治提供潜在的作用靶标。【方法】以家蚕Bombyx mori CYP450基因为查询序列,通过同源比对的方法从斜纹夜蛾Spodoptera litura基因组中鉴定蜕皮激素合成代谢通路中的CYP450基因,并构建其系统进化树;采用qPCR法检测鉴定的CYP450基因在斜纹夜蛾不同发育阶段(6龄幼虫、预蛹和蛹)、这3个发育阶段的不同组织(中肠、表皮和脂肪体)以及4龄幼虫取食不同寄主植物(辣椒Capsicum annuum、黄瓜Cucumis sativus、番薯Ipomoea batatas和花生Arachis hypogaea)叶片后5龄幼虫中肠中的表达量,计算4龄幼虫取食不同寄主植物叶片后发育至蛹的历期;应用PITA, miRanda, microTar和RNAhybrid 4种软件,预测调控鉴定的CYP450基因的微小RNA (miRNA)。【结果】鉴定到斜纹夜蛾蜕皮激素合成通路相关的6个直系同源CYP450基因CYP307A1, CYP306A1, CYP302A1, CYP315A1, CYP314A1和CYP18A1;系统进化树显示,斜纹夜蛾这6个CYP450基因分别归属于CYP2和线粒体CYP两个亚家族。CYP306A1, CYP314A1和CYP18A1分别在6龄幼虫、预蛹和蛹期具有最高的表达量,并且分别在6龄幼虫中肠、预蛹脂肪体和蛹表皮中表达量最高。相比取食人工饲料的对照组,4龄幼虫取食番薯和花生叶片后斜纹夜蛾4龄幼虫发育至蛹的历期显著延长, CYP306A1在5龄幼虫中肠中的表达量显著上调。在CYP307A1,CYP315A1, CYP314A1和CYP18A1上鉴定出了多种miRNA结合位点。【结论】蜕皮激素合成代谢通路中,CYP306A1,CYP314A1和CYP18A1可能分别在斜纹夜蛾幼虫、预蛹和蛹期起着关键的调控作用,同时也参与宿主植物次生代谢产物的解毒代谢,并且受到miRNA的严密调控。研究结果不仅有助于深入理解昆虫变态发育调控的复杂机制,还为将来的害虫防治提供了潜在的作用靶标,有利于斜纹夜蛾等害虫的可持续治理。     

噻虫啉亚致死剂量对斜纹夜蛾解毒酶系活性与生长繁殖的影响

【目的】斜纹夜蛾Spodoptera litura(Fabricius)是一种重要农业害虫,因药物、外界环境等选择压力的不同,造成其生长发育有所差异。噻虫啉是第二代氯代烟碱类杀虫剂,对昆虫烟碱型乙酰胆碱受体有很强的激动作用。本实验旨在探讨噻虫啉对斜纹夜蛾的亚致死效应,为斜纹夜蛾的综合防治和噻虫啉的合理使用提供理论依据。【方法】采用饲料混毒法,测定噻虫啉对斜纹夜蛾3龄幼虫的毒力,确定其亚致死剂量LC25和LC50。通过离体酶活性测定,分析噻虫啉亚致死剂量对斜纹夜蛾体内羧酸酯酶、谷胱甘肽-S转移酶和多功能氧化酶3种代谢解毒酶活性的影响。记录各个年龄阶段的生长发育、繁殖力以及种群增长等数据,应用特征年龄-龄期及两性生命表方法分析LC25和LC50剂量处理和对照的斜纹夜蛾子代(F1)两性生命表参数的差异。【结果】以LC25和LC50剂量处理斜纹夜蛾3龄幼虫48 h,羧酸酯酶活性均受到明显诱导,分别升高了14.2%和45.1%;谷胱甘肽-S转移酶活性受到明显的抑制,分别降低了9.8%和37.1%;而多功能氧化酶活性均低于对照,其抑制作用与浓度成正比,但差异不显著。LC25和LC50剂量处理斜纹夜蛾幼虫后,子代(F1)的成虫前期分别比对照延长了3.05 d和4.80 d,雄成虫寿命分别缩短了2.06 d和3.31 d,雌成虫寿命分别缩短了0.13 d和0.92 d;其单雌产卵量均显著减少,分别降低了17.7%和33.3%;化蛹率分别降低了10.7%和11.4%;两个处理的内禀增长率(r)、周限增长率(λ)和净增殖率(R0)均显著小于对照,平均世代时间(T)均明显延长。【结论】羧酸酯酶可能为斜纹夜蛾对噻虫啉解毒代谢过程中的主要解毒酶,在其后续抗性形成中起主要作用;噻虫啉亚致死剂量对斜纹夜蛾的生长、发育、繁殖有显著的抑制作用。