绿盲蝽对性信息素类似物和植物挥发物的触角电位反应

为了更好地利用性信息素类似物与植物挥发物对绿盲蝽Lygus lucorum进行监测和生物防治, 本研究采用电生理学方法测试了绿盲蝽成虫对9种性信息素类似物和12种植物挥发性物质的触角电位(electroantennogram, EAG)反应。结果表明: 在测试的这21种化合物中, 绿盲蝽对丁酸酯类化合物和绿叶气味物质的EAG反应较强; 雄虫对性信息素类似物比雌虫更敏感, 而雌虫对植物挥发物更敏感。其中性信息素类似物中, 绿盲蝽对反-2-丁酸己烯酯的EAG反应最强; 植物挥发物中, 绿盲蝽对反-2-己烯醛的EAG反应最强, 雌虫对反-2-己烯醇、反-2-己烯醛、顺-3-己烯醇等绿叶气味物质的EAG反应相对高于萜类化合物的反应。剂量反应曲线表明, 在测定的浓度范围内, 雄虫对反-2-丁酸己烯酯的反应比雌虫显著高, 而对β 蒎烯的反应则比雌虫显著低。绿盲蝽成虫对性信息素类似物和植物挥发物的EAG反应存在的两性差异具有生态适应意义: 雄虫对性信息素类似物更敏感将更有利于其寻找交配对象, 而雌虫对绿叶气味物质更敏感将更有利于其寻找产卵寄主。     

绿盲蝽腹神经节的解剖结构

【目的】揭示绿盲蝽Apolygus lucorum腹神经节的组成结构。【方法】采用免疫组织化学染色方法,利用突触蛋白抗体对绿盲蝽成虫的腹神经节进行免疫标记,激光共聚焦扫描显微镜扫描照相获得原始数据,用图像分析软件进行标记,构建三维结构模型。【结果】绿盲蝽成虫腹神经节位于腹神经索的末端,与其前方的后胸神经节和中胸神经节紧密融合,形成后部神经节。与脑和胸神经节类似,腹神经节由周围的细胞体和内部的神经髓构成。腹神经节的神经纤维束主要包括位于腹侧的两条纵向神经连索和向两侧发出的9束神经纤维。9束神经纤维连接着9个神经原节,即富含突触联系的神经髓。这些神经原节紧密融合,无明显的边界,最后两节形成膨大的末端腹神经节。两侧的神经原节由横向的神经连锁连接起来。腹神经节外周的细胞体数量较多,排列紧密,大小一致,仅在前端背侧中间和后端腹侧中间位置分别有2个和5个体积较大的细胞体。【结论】本研究结果明确了绿盲蝽腹神经节的结构,为进一步研究昆虫的行为调控及神经系统发育和演化奠定一定的形态学基础。     

绿盲蝽气味受体基因AlucOR40的克隆及功能研究

【目的】从绿盲蝽Apolygus lucorum触角中克隆气味受体基因Aluc OR40,研究该气味受体基因在绿盲蝽不同组织中的表达水平,然后对该基因的功能进行研究,为理解绿盲蝽的嗅觉识别机制提供理论基础。【方法】在绿盲蝽成虫触角转录组测序与分析的基础上,通过PCR技术克隆得到气味受体基因Aluc OR40的全长序列。用半定量RT-PCR研究该基因在雌雄虫不同组织中的表达水平。然后通过爪蟾卵母细胞体外表达该基因,并结合双电极电压钳检测了该气味受体对60种气味分子包括绿盲蝽性信息素组分和植物挥发物的反应。然后,利用触角电位技术测定羽化后3 d的绿盲蝽成虫对Aluc OR40的气味配体的触角电位反应。【结果】克隆了Aluc OR40(Gen Bank登录号:KU886190)。Aluc OR40编码398个氨基酸,蛋白具有7个跨膜结构域,N末端位于胞内,C端位于细胞外,符合昆虫气味受体的典型特征。半定量RT-PCR的结果显示,Aluc OR40在触角中特异表达,且在雄虫触角中的表达水平高于雌虫。双电极电压钳记录结果显示,Aluc OR40只对反-2-己烯醇一种气味分子具有特异反应。EAG实验结果表明,羽化后3 d的绿盲蝽雌雄虫都对反-2-己烯醇有反应,且雄虫触角的EAG反应显著高于雌虫。【结论】结果提示Aluc OR40参与了绿盲蝽对反-2-己烯醇的识别过程,推测其在绿盲蝽交配过程中雄虫对雌虫的识别中发挥作用。     

绿盲蝽中枢神经系统的解剖结构

【目的】阐述绿盲蝽Apolygus lucorum中枢神经系统的组成,辨识各组成部分的神经节解剖结构及其形态,计算中枢神经系统各神经节结构体积大小、解析其空间分布关系以及连接模式。【方法】采用免疫组织化学方法,使用突触蛋白抗体对绿盲蝽中枢神经系统神经髓进行染色标记,利用共聚焦激光扫描显微镜获取中枢神经系统各结构数码图像,使用三维图像分析软件对绿盲蝽中枢神经系统进行分析,并构建三维模型。【结果】绿盲蝽中枢神经系统从前往后分别由脑神经节、咽下神经节、前胸神经节和后部神经节组成。脑、咽下神经节和前胸神经节3个神经节融合在一块,形成脑-咽下神经节-前胸神经节复合体,并通过长的神经连索与后部神经节相连,从外观上看似由2个大的神经节构成,这种神经节愈合形式尚未在昆虫中发现过。前胸神经节与后部神经节分离,二者由长的神经连索连接起来。除前胸神经节由单独的神经原节构成外,其他3个神经节又由多个神经原节融合而成。脑包括前脑、中脑和后脑3部分。咽下神经节包括上颚神经节、下颚神经节和下唇神经节。后部神经节包括中胸、后胸和腹部神经节3部分。【结论】明确了绿盲蝽中枢神经系统的神经节构成,发现了绿盲蝽中枢神经系统各神经节的高度融合特性。该项研究结果为研究绿盲蝽中枢神经系统的发育、重塑和系统演化奠定了形态学基础,为研究中枢神经元形态、分布以及其对昆虫生理和行为的功能调控机制提供了结构框架。     

不同寄主植物对绿盲蝽成虫形态发育的影响

本文探讨了桃树、枣树、茶树及棉花4种不同寄主植物对绿盲蝽成虫形态发育的影响。通过田间采集4种寄主上绿盲蝽成虫,从体长、体宽、口针长、头宽和体重等指标比较不同寄主植物绿盲蝽的差异。结果表明,棉花绿盲蝽雌雄虫的体长、体宽、口针长、头宽均显著大于其他3种寄主植物。在体重上,雌虫和雄虫均表现出棉花＞茶树＞枣树＞桃树的规律,而且棉花绿盲蝽显著高于桃树绿盲蝽。试验表明,不同寄主植物对绿盲蝽成虫的形态发育有明显影响。在这4种寄主中,棉花极显著利于绿盲蝽成虫的形态发育。     

短时高温暴露对绿盲蝽和中黑盲蝽存活及生殖的影响

绿盲蝽和中黑盲蝽是危害棉花害虫的两个优势种,为探明短时高温暴露对绿盲蝽和中黑盲蝽存活和生殖的影响,将在27℃饲养的绿盲蝽和中黑盲蝽的卵和初孵若虫每天暴露在不同高温(30、33、36、40℃)4 h,以27℃恒温饲养的为对照,比较两种盲蝽卵的孵化率、若虫存活率、成虫产卵量的变化以及两者的差异。研究结果显示:在27—40℃范围内,随着温度的升高,绿盲蝽卵的孵化率先从27℃处理的84.25%上升至30℃处理的94.69%,而后开始下降,36℃处理的孵化率下降为76.84%,到40℃处理时降至44.30%;中黑盲蝽卵的孵化率则由27℃处理的79.27%上升至30℃处理的87.90%,后逐渐下降至40℃处理的60.24%。在极端高温40℃的处理中,中黑盲蝽卵的孵化率显著高于绿盲蝽卵的孵化率,表明中黑盲蝽卵较绿盲蝽卵更耐极端高温。在30—40℃范围内,随着温度的升高,两种盲蝽若虫存活率降低,40℃处理后,绿盲蝽若虫存活率为零,中黑盲蝽若虫存活率为16.74%。同时,高温对绿盲蝽和中黑盲蝽的产卵量也存在显著影响。27℃处理下,绿盲蝽平均每头雌虫产卵量为64.78粒;30℃处理后,产卵量上升为70.03粒,后随处理温度升高产卵量开始下降,40℃时不能产卵;中黑盲蝽产卵量在27—36℃之间没有显着差异,平均每头雌虫产卵量为63—75粒,显著高于40℃处理的20.75粒。此外,短时高温暴露延长了绿盲蝽和中黑盲蝽的若虫历期,降低了绿盲蝽和中黑盲蝽雌雄成虫寿命。结果表明,短时高温对绿盲蝽和中黑盲蝽卵的孵化率、若虫存活率、生殖及成虫寿命等均有不利影响,温度越高,影响越大。绿盲蝽和中黑盲蝽在极端高温40℃处理下,中黑盲蝽耐热性明显高于绿盲蝽。两种盲蝽在极端高温条件下的耐热性不同,可能是导致它们在棉田内种群季节动态差异的一个重要因素。     

华北棉区主要害虫抗药性监测与治理技术示范

【目的】华北地区转基因Bt棉大面积种植后,刺吸式口器害虫已成为棉花主要害虫。本研究旨在监测明确棉花主要害虫对田间常用杀虫剂抗性水平变化,以指导田间合理用药。【方法】2013-2015年分别采用叶片药膜法和点滴法系统监测了河北省邱县、山东省滨州市、河南省西华县棉铃虫Helicoverpa armigera、棉蚜Aphis gossypii、绿盲蝽Apolygus lucorum对常用杀虫药剂的抗性动态变化情况。【结果】棉铃虫对辛硫磷、高效氯氟氰菊酯抗性呈上升趋势,抗性倍数都在20倍以上,对甲氨基阿维菌素苯甲酸盐从敏感状态转为中等水平抗性,抗性倍数在10倍以上。棉蚜对杀虫剂抗性水平都比较高,特别是对氧化乐果、高效氯氰菊酯、吡虫啉都已产生了高水平抗性,抗性倍数都在100倍以上。绿盲蝽对吡虫啉从敏感状态转为中等水平抗性,抗性倍数在10倍以上,对马拉硫磷、灭多威等药剂抗性倍数还维持在10倍以下,对高效氯氟氰菊酯只监测到滨州种群产生了中等水平的抗性,抗性倍数达到了95倍。在明确棉花害虫抗药性水平的基础上,对山东滨州棉花害虫实施了以轮换用药为主的抗性治理示范,示范区比农户自防对照区减少3次用药,增加棉花产量7.53%,节本增收109.16元,取得了较好的示范效果和经济效益。【结论】当前华北棉区主要害虫抗性水平上升,急需开展以轮换用药为主的抗性治理措施。     

绿盲蝽酯酶基因AlucEST1的克隆及表达谱分析

昆虫体内的气味降解酶(odorant degrading enzymes, ODEs)能够降解气味分子, 使嗅觉受体免受持续的刺激。酯酶作为气味降解酶类的一种, 在昆虫嗅觉行为过程中发挥重要作用。本研究利用RACE技术克隆了一个新的绿盲蝽Apolygus lucorum酯酶基因AlucEST1 (GenBank登录号: JQ715614)。序列分析结果表明, 该基因全长1 810 bp, 开放阅读框为1 713 bp, 编码571个氨基酸。N-末端疏水区包含由起始位置开始的一段17个氨基酸的信号肽。通过半定量RT-PCR和Real-time qPCR 技术解析该酯酶基因在不同组织的表达谱。结果发现, 该酯酶基因在绿盲蝽的触角、 头、 胸、 腹、 足、 翅等部位中均有表达。其中, AlucEST1在胸、腹部中表达量最高, 在触角中也大量表达。据此推测该基因在气味分子的降解中起重要作用, 同时也参与绿盲蝽体内的多种代谢调控。     

绿盲蝽丝氨酸蛋白酶基因AlSP4的克隆及取食不同寄主植物后的表达谱分析

胰蛋白酶类和胰凝乳蛋白酶类丝氨酸蛋白酶是盲蝽科昆虫消化系统内重要的消化酶。为了更好地了解丝氨酸类蛋白酶在绿盲蝽Apolygus lucorum消化系统中的作用, 本研究首次克隆了绿盲蝽丝氨酸蛋白酶基因AlSP4 (GenBank登录号为JQ609682)。序列分析结果表明, 该基因开放阅读框长999 bp, 编码332个氨基酸, 预测分子量为36.84 kDa, 理论等电点为5.35, N末端疏水区包含有16个氨基酸组成的信号肽。蛋白特征分析表明, 该基因翻译后的蛋白质具有丝氨酸蛋白酶的典型特征, 即氨基酸序列中具有组氨酸(His)、 天门冬氨酸(Asp)以及丝氨酸(Ser)残基组成的酶活性催化中心三元件; 该基因翻译后还具有明显的胰蛋白酶前体的特征, 即此基因具有信号肽、 激活肽以及胰蛋白酶N末端保守的起始氨基酸序列(IVGG)。利用荧光定量PCR技术对绿盲蝽雌、 雄成虫取食不同寄主植物后AlSP4的表达谱进行分析, 结果表明: 相对于其他寄主植物, 雌成虫取食Bt棉后AlSP4的表达量最高, 并显著高于取食常规棉后的表达量(P＜0.01)。雄成虫取食茼蒿后AlSP4的表达量最高; 雄成虫取食Bt棉后, AlSP4的表达水平仅次于取食茼蒿后的表达量, 也显著高于取食常规棉后的表达量(P＜0.01)。由此可见, AlSP4是绿盲蝽取食Bt棉后的重要消化酶基因, 对绿盲蝽适应Bt棉取食具有重要作用。