基因组编辑技术及其在昆虫遗传转化中的应用

锌指核酸酶、类转录激活因子式核酸酶和CRISPR/Cas技术是近几年发展起来的3种主要基因组编辑技术,其原理都是通过在生物基因组特定位点制造DNA双链断裂损伤,从而激活机体自身的DNA损伤修复机制,在此过程中引发各种变异。基因组编辑技术已在研究基因功能和基因修复中成功应用,基于基因组编辑技术的诸多优点,如CRISPR/Cas技术能对基因组中多个特定位点进行编辑,其有望成为昆虫遗传转化的主要策略。本文就锌指核酸酶、类转录激活因子式核酸酶和CRISPR/Cas技术的基本原理及其在昆虫中的应用做一简介,为今后利用基因组编辑技术进行昆虫遗传转化提供些许参考。     

DNA条形码技术对重大潜在入侵害虫大洋臀纹粉蚧的鉴定有效性研究

【目的】粉蚧是一类重要的世界性检疫性害虫,对果蔬产业以及水果的进出口贸易造成了巨大威胁。通常,口岸截获的粉蚧多为若虫或残体,加之隐存种的存在和较小的近缘种间差异,严重影响了基于形态学特征的粉蚧类害虫识别鉴定的准确性和及时性。本研究旨在明确DNA条形码技术对重大潜在入侵害虫大洋臀纹粉蚧Planococcus minor(Maskell)的鉴定有效性。【方法】以旅检截获的36头大洋臀纹粉蚧为对象、其近缘种柑橘臀纹粉蚧Pl.citri(Risso)为参照,以线粒体COI基因5'端和3'端序列以及核糖体28S r DNA D2-D3区段序列为分子标记进行比对分析,以K-2-P模型计算种内种间遗传距离,以最大似然法(maximum likelihood,ML)构建进化树并进行系统发育分析,同时利用Species Identifier物种识别软件评价3种基因片段对大洋臀纹粉蚧的鉴定效果。【结果】当分别以COI基因5'端和3'端序列为分子标记时,截获大洋臀纹粉蚧的碱基序列与NCBI中大洋臀纹粉蚧的序列一致性分别为100%和99%~100%,而与近缘种柑橘臀纹粉蚧COI基因5'端和3'端的核苷酸序列一致性分别为97%~98%和96%~98%;且大洋臀纹粉蚧和柑橘臀纹粉蚧分别存在5个和11个稳定的物种特异性识别位点;系统发育分析显示,截获的大洋臀纹粉蚧均与数据库中的大洋臀纹粉蚧聚为一支。当以28S r DNA D2-D3区段序列为分子标记时,臀纹粉蚧属各物种间高度保守,无法区分大洋臀纹粉蚧与其近缘种柑橘臀纹粉蚧;种间遗传距离仅为0.004。此外,物种识别软件评价结果显示,基于COI基因5'端和3'端序列的鉴定结果完全正确,而基于28S r DNA D2-D3区段序列的鉴定结果却存在45.2%~61.9%的模糊鉴定。【结论】基于COI基因5'端和3'端的DNA条形码技术完全可用于大洋臀纹粉蚧的快速准确鉴定及检测,对有效阻截其入侵和进一步扩散蔓延意义重大。     

双钩巢粉虱的种特异性SS-COⅠ检测技术

【背景】双钩巢粉虱是近年在我国南方新发现的一种入侵害虫,其寄主范围广,危害严重,进一步扩散蔓延趋势明显。【方法】针对粉虱类害虫体型微小、形态相似、难以准确快速识别的问题,以双钩巢粉虱为靶标,以我国常见的其他8种／隐种粉虱为参照,采用基于mtDNACOI基因的种特异性SS—COI方法,研究其快速分子检测技术。利用COI通用型引物LCO．1490／HCO．2198获得双钩巢粉虱及其他常见粉虱的COI序列,根据测序结果设计特异性SS—COI引物1对（PPZYFl／PPZYRl）,其扩增片段大小为233bp。【结果】种特异性检验结果显示,该引物只对双钩巢粉虱的COI基因具有扩增能力,对其他种／隐种粉虱,包括烟粉虱的不同隐种（MEAMl隐种、MED隐种、AsiaⅡ3隐种和AsiaII1隐种）以及温室粉虱、柑橘粉虱、黑刺粉虱、螺旋粉虱等不具有扩增效果。该引物不仅对不同性别的成虫具有良好的扩增能力,对1—4龄若虫和单粒卵亦具有同样的扩增效能,其最低检测阈值为1／40960头雌性成虫。【结论与意义】本检测技术对口岸检疫以及观赏植物、果树及其种苗调运中的害虫检测、监测意义重大。     

重大潜在入侵害虫番茄潜叶蛾的SS-COⅠ快速检测技术

【背景】番茄潜叶蛾是源自南美洲的一种最具毁灭性的世界性入侵害虫,其适生区范围广,且与其他潜叶类昆虫难以准确、快速识别。【方法】以田间常见的其他6种潜叶类害虫为对照,采用基于mtDNA COⅠ基因的种特异性SS-COⅠ方法,研究番茄潜叶蛾快速分子检测技术。【结果】种特异性检测结果显示,SS-COⅠ引物只对番茄潜叶蛾mtDNA具有扩增能力,对美洲斑潜蝇、南美斑潜蝇、三叶草斑潜蝇、葱斑潜蝇、豌豆潜叶蝇、桃潜叶蛾等其他潜叶类害虫不具有扩增效果。该引物不仅对成虫和单粒卵具有很好的扩增效能,对单根触角、头部、胸部、腹部以及翅和足等成虫残体亦具有同样的扩增能力,其最低检出阈值为312.5 pg·μL-1。【结论与意义】该方法在有效防范番茄潜叶蛾侵入我国,保障农业生产安全和生态环境安全中意义重大。     

世界毁灭性检疫害虫番茄潜叶蛾的生物生态学及危害与控制

番茄潜叶蛾原产于南美洲的秘鲁,严重危害多种茄科作物,是最具毁灭性的世界检疫性害虫,严重发生地块番茄减产80%~100%。该虫主要借助农产品的贸易活动进行远距离传播扩散。截至2017年,番茄潜叶蛾已在全世界的85个国家和地区发生(以及在22个国家和地区疑似发生)。目前,我国尚没有该虫分布,然而其一旦入侵,将对我国的番茄和马铃薯产业构成巨大威胁。从番茄潜叶蛾寄主范围、危害特点及造成的经济损失、生物生态学习性、地理分布和传播扩散途径、防控措施等方面进行概述,以期为该虫的有效防范提供参考。     

美洲斑潜蝇SS-PCR检测技术研究

【背景】美洲斑潜蝇是一种严重威胁瓜果蔬菜、烟草、棉花等经济作物和花卉生产的入侵性害虫。由于潜叶蝇类害虫体型较小、生活方式隐蔽、形态相似,本文针对其难以快速准确地进行形态鉴别的问题,以美洲斑潜蝇为研究对象,以菜田常见的4种潜叶蝇类害虫为参照,采用种特异性PCR方法（species-specific PCR,SS-PCR）,研究其快速分子检测鉴定技术。【方法】调用GenBank中一段936bp的美洲斑潜蝇线粒体DNA（mtDNA）细胞色素氧化酶亚基Ⅰ基因（COⅠ）的序列（Gen-Bank登录号为EU219613）,并根据此基因片段的碱基序列设计引物1对,其扩增片段大小为294bp。【结果】种特异性检验结果显示,该引物只对美洲斑潜蝇的COⅠ基因具有扩增能力,对其他种类如南美斑潜蝇、三叶斑潜蝇、葱斑潜蝇、豌豆潜叶蝇等没有扩增能力。该引物不仅对成虫具有良好的扩增效果,对蛹、幼虫以及单粒卵也具有同样的扩增效果,其最低检出阈值为1/3840头成虫。【结论与意义】SS-PCR技术体系可用于美洲斑潜蝇的鉴定识别与检测监测,对阻止其进一步扩散蔓延具有重要意义。     

美洲斑潜蝇SS PCR检测技术研究

【背景】美洲斑潜蝇是一种严重威胁瓜果蔬菜、烟草、棉花等经济作物和花卉生产的入侵性害虫。由于潜叶蝇类害虫体型较小、生活方式隐蔽、形态相似,本文针对其难以快速准确地进行形态鉴别的问题,以美洲斑潜蝇为研究对象,以菜田常见的4种潜叶蝇类害虫为参照,采用种特异性PCR方法（species specific PCR, SS PCR）,研究其快速分子检测鉴定技术。【方法】调用GenBank中一段936 bp的美洲斑潜蝇线粒体DNA（mtDNA）细胞色素氧化酶亚基Ⅰ基因（CO[KG-*2]Ⅰ）的序列（GenBank登录号为EU219613）,并根据此基因片段的碱基序列设计引物1对,其扩增片段大小为294 bp。【结果】种特异性检验结果显示,该引物只对美洲斑潜蝇的CO[KG-*2]Ⅰ基因具有扩增能力,对其他种类如南美斑潜蝇、三叶斑潜蝇、葱斑潜蝇、豌豆潜叶蝇等没有扩增能力。该引物不仅对成虫具有良好的扩增效果,对蛹、幼虫以及单粒卵也具有同样的扩增效果,其最低检出阈值为1/3840头成虫。【结论与意义】SS PCR技术体系可用于美洲斑潜蝇的鉴定识别与检测监测,对阻止其进一步扩散蔓延具有重要意义。     

苹果蠹蛾性信息素诱捕器田间诱捕效应影响因子

苹果蠹蛾是我国重要的果树害虫和检疫对象.本文比较研究了性信息素诱捕器颜色、类型、放置位置、诱芯颜色及诱芯数量等对苹果蠹蛾雄性成虫诱捕效果的影响.结果表明：白色和绿色诱捕器的诱捕量是蓝色的2倍以上,诱捕效果显著优于后者;三角形诱捕器与水瓶式诱捕器的诱捕效果间不存在显著差异;放置在树冠中部的诱捕器诱蛾量是树冠上部的2倍左右,诱捕效果显著优于后者;诱芯颜色及诱芯数量对诱蛾量无显著影响.本研究结果可为苹果蠹蛾的性信息素监测技术提供指导.     

白背飞虱飞翔活动的研究

<正> 近年来白背飞虱Sogatella furcifera(Hor-vath)在我国各稻区已变为常发性的重要害虫。全国白背飞虱科研协作组(1981)通过海捕、航捕、高山网、颜色标记回收以及在广大地区内所出现的季节性“同期突发”现象,均证实白背飞虱是一种迁飞能力很强的昆虫。Ohkubo(1973)曾对褐飞虱进行室内吊飞试验,认为一次飞行时间最少4小时;Baker和Cooter(1980)在室内吊飞热带褐飞虱,结果雌虫最长飞行时间可达10.75小时。本研究旨在探明白背飞虱不同虫源性质成虫的飞翔能力,兹将初步结果报道如下。     

我国西花蓟马线粒体DNA-COⅠ基因变异及群体遗传结构分析

【背景】西花蓟马于2003年入侵中国后,迅速传播扩散并在局部区域造成严重危害,对我国蔬菜、花卉及果树产业的健康发展构成了巨大威胁。【方法】以线粒体DNA标记技术,对采自我国13个省(市)不同地理区域西花蓟马种群的175条COⅠ基因进行序列变异及群体遗传结构分析。【结果】试验共检测到13个单倍型,各地理种群西花蓟马的单倍型多样性Hd较高,为0.691,而核苷酸多样性π较低,为0.00652。总体固定指数Fst为0.24359,基因流Nm为0.78;种群之间固定指数和基因交流分析表明,我国各地理种群间可能出现了一定分化。种群间AMOVA分析显示,我国西花蓟马的遗传变异主要来自种群内部。对国内外不同地理种群COⅠ基因序列的单倍型进行聚类分析表明,我国西花蓟马有2个品系,即温室品系和羽扇豆品系,其中羽扇豆品系来源于新西兰和荷兰,而广泛存在的温室品系存在多个入侵来源。【结论与意义】我国西花蓟马各地理种群的发生,既与国际贸易活动有关,又与国内蔬菜、花卉、水果等的调运以及观光旅游密不可分。研究结果对西花蓟马的有效阻截及其种群扩张趋势监测意义重大。