云杉花墨天牛成虫对四种寄主松树的取食偏好性

【目的】近年来,松材线虫病扩散到我国的中温带地区,云杉花墨天牛Monochamus saltuarius成为该地区松材线虫的新媒介昆虫。由于中温带地区松材线虫危害松树种类较多,本研究对云杉花墨天牛成虫对4种寄主松树的取食偏好性进行测定,为明确云杉花墨天牛成虫补充营养特性,进而为中温带地区松材线虫病和云杉花墨天牛监测与防治工作提供理论依据。【方法】2020年5月云杉花墨天牛羽化前,在辽宁省抚顺市大伙房实验林场采集被云杉花墨天牛侵入的红松Pinus koraiensis疫木,锯成1 m长木段,两端蜡封,置于养虫笼内,每天收集初羽化的云杉花墨天牛成虫。养虫笼内四角分别放置寄主植物红松、油松P. tabulaeformis、樟子松P. sylvestris var. mongolica和长白落叶松Larix olgensis 3年生树苗,将同一天羽化的5对雌雄成虫配对放入养虫笼中央,调察其在不同寄主松树上的日均取食频次和在寄主松树各部位的日均取食量。【结果】云杉花墨天牛成虫主要停留在油松上,日均取食频次为7.05±3.87次/d,其次是红松、长白落叶松上,停留在樟子松上的频次最少,日均取食频次仅有1.02±0.81次/d;各种寄主松树上雌雄成虫间的日均取食频次差异显著。云杉花墨天牛成虫在4种松树上的日均取食量存在显著差异,其中对油松的日均取食量最高,为129.14±50.23 mm²,占取食总量的62.89%;其次是对红松、长白落叶松,对樟子松的日均取食量最低,为9.87±11.02 mm²,仅占取食总量的4.81%。另外,云杉花墨天牛成虫在同种松树植物的不同部位上取食量差异显著,在4种松树上均主要取食嫩枝。【结论】从云杉花墨天牛成虫补充营养期间在不同松树上取食频次和取食量分析,云杉花墨天牛对油松的选择性明显高于其他3种松树。     

大豆蚜Kazal型丝氨酸蛋白酶抑制剂基因AgKaSPI 对蜡蚧刺束梗孢菌侵染的表达响应

【目的】探究Kazal型丝氨酸蛋白酶抑制剂KaSPI在大豆蚜Aphis glycines的生长发育、消化和免疫防御等过程中的作用。【方法】基于大豆蚜转录组数据PCR克隆大豆蚜Kazal型丝氨酸蛋白酶抑制剂基因cDNA序列;qRT-PCR分别检测AgKaSPI在大豆蚜1-4龄若虫和成虫以及蜡蚧刺束梗孢菌Akanthomyces     

河野脂螨发育各阶段外部形态扫描电镜观察

【目的】了解河野脂螨Lardoglyphus konoi各发育阶段外部形态和超微结构特征。【方法】利用室内培养获得的不同发育阶段的河野脂螨个体样本,在扫描电镜下观察各发育阶段(卵、幼螨、若螨和成螨)的外部形态和超微结构。【结果】河野脂螨卵呈椭圆形;幼螨足3对,未见生殖器官生长痕迹,生殖毛和肛毛缺如;若螨足4对,生殖器官发育不完全,有生殖毛和肛毛,但发育亦不完全。休眠体前端尖细,后端钝圆,呈梨形状。在末体区有吸盘板,其上有13个吸盘,呈2-2-4-5分布。成螨螯肢细长,剪刀状,其上的定趾和动趾上有几个小齿;顶外毛长度约为顶内毛的50%,与顶内毛处同一水平线上。雄成螨第3对足的跗节末端为2个粗钝的齿所替代;腹面有1个生殖区和带有1对肛门吸盘的肛区。雌成螨所有的爪均分叉;腹面生殖孔为1个纵向裂缝;肛门不伸达后缘。【结论】通过电镜扫描对河野脂螨不同发育阶段外部形态和超微结构的观察,更加详细地了解了该螨的形态结构,从而为脂螨科螨类的分类和生物学研究提供了理论依据。     

亚致死剂量吡虫啉胁迫对意大利蜜蜂工蜂嗅觉学习行为的影响及其脑部转录组分析

【目的】分析吡虫啉处理对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica嗅觉学习行为及脑部基因转录的影响,为新烟碱类杀虫剂对蜜蜂的负面影响提供依据。【方法】实验室条件下一次性饲喂意大利蜜蜂成年工蜂含有4 ng吡虫啉的50%蔗糖溶液,以饲喂不含吡虫啉的50%蔗糖溶液为对照,通过伸吻反应(proboscis extension response, PER)行为实验测定其对意大利蜜蜂成年工蜂嗅觉学习行为的影响;收集上述测试的意大利蜜蜂工蜂脑部提取RNA,进行RNA-Seq测序和生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR挑选6个差异表达基因(DEGs)检测其在脑部的表达量以验证RNA-Seq测序结果。【结果】一次性饲喂意大利蜜蜂成年工蜂含4 ng吡虫啉的50%蔗糖溶液后,意大利蜜蜂的嗅觉学习能力与对照组(饲喂50%蔗糖溶液)相比显著降低。RNA-Seq测序结果显示饲喂意大利蜜蜂含4 ng吡虫啉蔗糖溶液后,处理组与对照组之间共有123个DEGs［校正后的P值(padj)<0.05)］,包括82个下调DEGs和41个上调DEGs。GO聚类分析发现下调DEGs主要富集在S-腺苷甲硫氨酸依赖性甲基转移酶活性、酸性磷酸酶活性、氧化还原酶活性、蛋白质异二聚化活性等,上调DEGs主要富集在跨膜受体活性、分子传感器活性、神经学系统过程等功能条目。KEGG富集分析显示下调DEGs主要富集在核糖体和溶酶体等细胞器、碳代谢和色氨酸代谢等代谢通路及Toll和Imd信号通路,上调DEGs未富集在KEGG代谢通路。荧光定量PCR结果显示测试的6个DEGs相对表达量变化趋势与RNA-Seq测序结果FPKM(fragments per kilobase million)值变化趋势一致,证明RNA-Seq测序结果可靠。【结论】亚致死剂量吡虫啉胁迫意大利蜜蜂成年工蜂显著降低意大利蜜蜂的嗅觉学习能力,影响意大利蜜蜂脑部免疫解毒等相关基因的表达和酶活性及氧化还原等生物代谢过程;亚致死剂量吡虫啉短时胁迫会刺激意大利蜜蜂的嗅觉感觉过程及神经信号传导过程。     

昆虫钠离子通道的研究进展

昆虫只有一个或两个电压门控钠离子通道α亚基基因,但两种转录后修饰(选择性剪切和RNA编辑)实现了昆虫钠离子通道的功能多样性。昆虫β辅助亚基TipE和TEH1-4在钠离子通道表达和调控中也起着重要作用。电压门控钠离子通道在动作电位的产生和传递中至关重要,是多种天然和人工合成神经毒素及杀虫剂的作用靶标,包括广泛使用的拟除虫菊酯类、茚虫威和氰氟虫腙等杀虫剂。其中,拟除虫菊酯类杀虫剂通过调控昆虫钠离子通道的失活和去激活,延长跨膜钠离子流的时间,引起神经兴奋性传导障碍;茚虫威和氰氟虫腙阻断昆虫中枢和外周神经系统神经元的动作电位传导,这些神经毒剂都能干扰昆虫钠离子通道的正常功能。昆虫钠离子通道一般存在两个拟除虫菊酯类杀虫剂结合位点,但不同物种钠离子通道与拟除虫菊酯的结合位点存在一定差异。据此,本文就昆虫钠离子通道及其与杀虫剂的相互作用加以综述,有望推动昆虫神经受体研究,且对鉴定昆虫抗药性相关突变位点和研发高效的杀虫剂均具有重要参考价值。     

草地贪夜蛾海藻糖合成酶基因的克隆、时空表达谱及对温度胁迫的响应

【目的】本研究旨在通过克隆草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的海藻糖合成酶(trehalose-6-phosphate synthase)基因SfTPS,分析其在草地贪夜蛾不同发育阶段、不同组织中的表达水平及不同温度胁迫时5龄幼虫中的相对表达量,为进一步探究TPS在草地贪夜蛾生长发育及抗逆应激反应中的功能奠定基础。【方法】运用RT-PCR技术克隆草地贪夜蛾SfTPS的全长编码区,并进行生物信息学分析。运用RT-qPCR技术检测SfTPS在草地贪夜蛾不同发育阶段(卵、1-6龄幼虫、蛹和成虫)、5龄幼虫不同组织(体壁、中肠和脂肪体)中和经短期(2, 4和8 h)高(35℃)低温(10℃)胁迫后5龄幼虫中的表达变化。【结果】克隆获得2 571 bp的草地贪夜蛾TPS cDNA序列,命名为SfTPS(GenBank登录号： MT920672),全长开放阅读框(ORF)长2 481 bp,编码的826个氨基酸具有TPS和TPP两个保守结构域。同源比对和系统进化分析表明,昆虫TPS蛋白具有较高的保守性,SfTPS与斜纹夜蛾S. litura的TPS亲缘关系最近,序列一致性达到99.15%。SfTPS中α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲占比分别为38.14%, 12.23%和48.55%;SfTPS的三级结构为同源二聚体。RT-qPCR结果表明,SfTPS在草地贪夜蛾卵期和1-5龄幼虫期低表达,在6龄幼虫期、蛹期和成虫期高表达,且草地贪夜蛾变态前后SfTPS的表达量变化较大。组织分布结果显示,SfTPS在5龄幼虫脂肪体中表达量最高。草地贪夜蛾5龄幼虫经2~8 h低温(10℃)和高温(35℃)胁迫后,SfTPS的相对表达量显著高于对照(25℃),分别为对照的4.43~9.34和2.50~6.03倍。【结论】SfTPS基因在草地贪夜蛾生长发育过程及抵御高低温度胁迫中可能具有重要作用。     

利用CRISPR/Cas9系统检测果蝇细胞中组蛋白甲基化修饰对20E信号传导的调控

【目的】利用CRISPR/Cas9基因敲除系统在黑腹果蝇Drosophila melanogaster细胞中筛选并检测组蛋白甲基化修饰对蜕皮激素20 羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone, 20E)信号传导的调控。【方法】通过Flybase网站分析并总结黑腹果蝇组蛋白甲基转移酶及其修饰位点;将5个组蛋白甲基转移酶基因［trr, Mes-4, ash1, Su(var)3-9和egg］的sgRNA插入到敲除载体pAc-sgRNA-Cas9骨架中并转染黑腹果蝇Kc细胞,利用TA克隆和测序鉴定突变位点。以Trr正调控20E初级应答基因Br-C的转录表达为阳性对照,利用qRT-PCR和Western blot检测该系统敲除靶基因的有效性;通过检测20E应答元件(20E response element, EcRE)双荧光素酶活性确定trr, Mes-4, ash1, Su(var)3-9和egg是否参与20E信号传导。【结果】果蝇组蛋白甲基化修饰主要发生在组蛋白H3的赖氨酸残基上,H3的精氨酸残基和组蛋白H4的甲基化修饰较少。trr敲除载体pAc-trr-sgRNA-Cas9转染Kc细胞后成功突变trr,降低H3K4三甲基化水平并阻断20E对其初级应答基因Br-C的转录诱导,证明该敲除系统的有效性。除trr之外,Mes-4和egg的敲除降低EcRE的双荧光素酶活性。【结论】插入靶标基因sgRNA序列的pAc-sgRNA-Cas9敲除载体在果蝇Kc细胞中可以有效快捷地突变靶基因。利用该敲除系统发现,除Trr之外,Mes-4和egg影响EcRE的活性而参与20E信号传导。本研究为昆虫细胞CRISPR/Cas9介导的基因敲除和组蛋白甲基化修饰调控20E信号传导的深入研究提供了理论依据与工作基础。     

微生物对昆虫行为的影响研究进展

在漫长的进化过程中,微生物与昆虫形成了多种形式的互作关系。微生物的广泛分布为与昆虫接触并影响昆虫的行为提供了背景条件。为了深入探究微生物影响昆虫行为的现象和机制,本文综述了微生物影响昆虫行为方面的研究进展。微生物通过产生可被昆虫识别的化学信号物质、参与昆虫或寄主植物信息化合物的合成等方式可影响昆虫对其寄主的定位和选择。在对昆虫种内和种间关系的研究中也发现微生物起着非常重要的作用。通过改变昆虫性信息素等方式,微生物还能影响到昆虫的繁殖行为;除此之外,微生物合成或参与合成的信息化合物还可以影响昆虫的社会性和聚集等行为。根据当前对微生物影响昆虫行为方面的研究现状,我们建议可进一步研究：(1)微生物影响昆虫行为的过程中,影响昆虫行为的信息化合物是如何产生的？(2)微生物在影响昆虫行为的过程中是否涉及更多的物种间互作？(3)对于一些在特定时期可影响昆虫行为的共生微生物来说,宿主昆虫是如何获得并维持这些微生物的？     

甜菜夜蛾半胱天冬酶基因的克隆及对细胞凋亡 诱导剂和病原微生物感染的表达响应

【目的】本研究旨在明确甜菜夜蛾Spodoptera exigua半胱天冬酶(caspase)在细胞凋亡诱导剂诱导和病原微生物胁迫下的表达模式,为丰富鳞翅目昆虫细胞凋亡机制研究奠定基础。【方法】利用RT-PCR技术从甜菜夜蛾3龄幼虫体内扩增两个半胱天冬酶基因(SeCasp-3和SeCasp-4)编码区的全长;利用qPCR技术分别检测两个半胱天冬酶基因在细胞凋亡诱导剂过氧化氢(hydrogen peroxide, H₂O₂)(100 μmol/L)、放线菌素D(actinomycin D, ActD)(10 μg/mL)和地塞米松(dexamethasone, DEX)(50 μg/mL)诱导后甜菜夜蛾脂肪体细胞中及病原菌苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis kurstaki (Btk)(10⁸个细菌/mL)、大肠杆菌TG1菌株Escherichia coli TG1 (E. coli TG1)(10⁸个细菌/mL)、烟芽夜蛾囊泡病毒3h株(Heliothis virescens ascovirus 3h, HvAV-3h)(1.16×10¹¹个基因组拷贝/mL)和苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus, AcMNPV)(5 000 OBs/μL)感染后甜菜夜蛾3龄幼虫体内的表达模式。【结果】SeCasp-3(GenBank登录号: MW183334)的编码区长942 bp,共编码313个氨基酸;SeCasp-4(GenBank登录号: MW183335)的编码区长843 bp,共编码280个氨基酸。SeCasp-3和SeCasp-4的假定蛋白序列与家蚕Bombyx mori Dronc的氨基酸序列一致性分别为45.54％和58.46％,且SeCasp-3和SeCasp-4之间具有较高的同源性。SeCasp-3和SeCasp-4在不同化学物质诱导下的甜菜夜蛾脂肪体细胞中的表达模式存在明显差异,在100 μmol/L H₂O₂和10 μg/mL ActD处理后24和48 h,脂肪体细胞中SeCasp-3和SeCasp-4的相对表达量均显著升高;50 μg/mL DEX处理后24和48 h,SeCasp-3的相对表达量未见显著变化,但SeCasp-4的相对表达量升高了数千倍。在不同病原微生物感染后的甜菜夜蛾3龄幼虫体内,SeCasp-3和SeCasp-4的表达模式基本相同。一般线性模型的分析结果表明,Btk和E. coli TG1的感染不造成SeCasp-3和SeCasp-4相对表达量的显著变化,而HvAV-3h和AcMNPV的感染则显著抑制了这两个基因的表达。【结论】本研究鉴定了两个甜菜夜蛾半胱天冬酶基因,并分析了其对细胞凋亡诱导剂和病原微生物感染的表达响应,为进一步探究半胱天冬酶功能和昆虫细胞凋亡过程提供了重要的理论基础。     

施钾对苜蓿上牛角花齿蓟马产卵选择、生长发育、 成虫寿命和繁殖力的影响

【目的】为了探讨施钾对苜蓿上牛角花齿蓟马Odontothrips loti的产卵选择、生长发育、成虫寿命和繁殖力的影响,明确施钾苜蓿叶片营养物含量与牛角花齿蓟马生命参数的关系。【方法】在不同钾量(40, 60, 80和100 mg/kg)处理下(以不施钾作为对照),观察记录牛角花齿蓟马在紫花苜蓿品种甘农3号Medicago sativa cv. Gannong No. 3叶片上的产卵量,幼期各龄期发育历期和存活率以及二代成虫的寿命和繁殖力,同时测定不同施钾量下苜蓿叶片的可溶性糖、游离氨基酸及钾含量。【结果】随着施钾量的增加,牛角花齿蓟马在苜蓿叶片上的产卵量(粒/复叶)先降低后升高,在60 mg/kg钾处理降幅最大,较对照降低了45.58%;卵孵化率和1-2龄若虫的存活率变化不显著,但3-4龄若虫的存活率和幼期总存活率显著下降,分别在100 mg/kg 和80 mg/kg钾处理下降幅最大,较对照分别下降了54.36%和48.48%。不同施钾量下苜蓿叶片上牛角花齿蓟马卵和1-2龄若虫发育历期无显著变化,3-4龄若虫及幼期总发育历期均延长;牛角花齿蓟马二代成虫的繁殖力均显著下降,成虫寿命显著缩短(40 mg/kg钾处理除外)。施钾后,苜蓿叶片可溶性糖含量、钾含量和糖氮比增大,游离氨基酸含量减少。相关关系分析表明,苜蓿叶片钾含量与牛角花齿蓟马幼期总存活率和成虫繁殖力无显著相关性,而苜蓿叶片可溶性糖含量和糖氮比均与3-4龄若虫存活率和繁殖力极显著负相关,与幼期总存活率呈显著负相关。【结论】施钾苜蓿对牛角花齿蓟马成虫产卵产生显著的排趋性;施钾提高了苜蓿叶片的可溶性糖含量及糖氮比,不利于若虫的生长发育,并使成虫寿命缩短、繁殖力下降,对牛角花齿蓟马产生了显著的抗生作用。