Quantifying energetic and fitness consequences of seasonal heterothermy in an Arctic ungulate

Animals have adapted behavioral and physiological strategies to conserve energy during periods of adverse conditions. Heterothermy is one such adaptation used by endotherms. While heterothermy—fluctuations in body temperature and metabolic rate—has been shown in large vertebrates, little is known of the costs and benefits of this strategy, both in terms of energy and in terms of fitness. Hence, our objective was to model the energetics of seasonal heterothermy in the largest Arctic ungulate, the muskox (Ovibos moschatus), using an individual‐based energy budget model of metabolic physiology. We found that the empirically based drop in body temperature (winter max ~−0.8°C) overwinter in adult females resulted in substantial fitness benefits in terms of reduced daily energy expenditure and body mass loss. Body mass and energy reserves were 8.98% and 14.46% greater in modeled heterotherms compared to normotherms by end of winter. Based on environmental simulations, we show that seasonal heterothermy can, to some extent, buffer the negative consequences of poor prewinter body condition or reduced winter food accessibility, leading to greater winter survival (+20%–30%) and spring energy reserves (+10%–30%), and thus increased probability of future reproductive success. These results indicate substantial adaptive short‐term benefits of seasonal heterothermy at the individual level, with potential implications for long‐term population dynamics in highly seasonal environments.     

Differential responses to fertilization and competition among invasive,noninvasive alien,and native Bidens species

Comparative studies of invasive, noninvasive alien, and native congenic plant species can identify plant traits that drive invasiveness. In particular, functional traits associated with rapid growth rate and high fecundity likely facilitate invasive success. As such traits often exhibit high phenotypic plasticity, characterizing plastic responses to anthropogenic environmental changes such as eutrophication and disturbance is important for predicting the invasive success of alien plant species in the future. Here, we compared trait expression and phenotypic plasticity at the species level among invasive, noninvasive alien, and native Bidens species. Plants were grown under nutrient addition and competition treatments, and their functional, morphological, and seed traits were examined. Invasive B. frondosa exhibited higher phenotypic plasticity in most measured traits than did the alien noninvasive B. pilosa or native B. bipinnata. However, differential plastic responses to environmental treatments rarely altered the rank of trait values among the three Bidens species, except for the number of inflorescences. The achene size of B. frondosa was larger, but its pappus length was shorter than that of B. pilosa. Two species demonstrated opposite plastic responses of pappus length to fertilization. These results suggest that the plasticity of functional traits does not significantly contribute to the invasive success of B. frondosa. The dispersal efficiency of B. frondosa is expected to be lower than that of B. pilosa, suggesting that long‐distance dispersal is likely not a critical factor in determining invasive success.     

小麦抗赤霉病外源种质的创制和育种利用

小麦赤霉病是危害小麦安全生产的重要病害之一,种植抗病品种是防治赤霉病最经济有效的手段。目前在生产上应用的抗源很少,越来越多的研究者将目光转移到小麦的近缘属种,寻找新的抗源以及寻求新的育种突破。携带抗性基因的外源染色体可以通过染色体工程手段以附加系、代换系和易位系等形式导入小麦。综述了将大赖草等多个小麦近缘种的抗赤霉病基因导入普通小麦、创制抗病外源种质和育种利用的最新研究进展,以期为小麦抗赤霉病育种提供参考信息。     

转基因耐除草剂大豆的食用安全评价研究进展

转基因大豆是目前种植最广泛的转基因作物之一,其中具有耐除草剂特性的转基因大豆占比最高。公众对转基因食品一直争议不断,因此,其批准商业化种植前的食用安全性评价显得尤为重要。已有研究显示,转基因耐除草剂大豆已经商业化种植了二十多年,迄今为止还没有观察到任何不良反应。目前已经批准的转基因耐除草剂大豆均进行了严格的毒理学评价、过敏性评价和营养学评价,经过严格评价后上市的转基因大豆可以放心食用。综述了转基因耐除草剂大豆的主要类型,分析了可能存在的安全性问题,对转基因耐除草剂大豆的食用安全性评价方法进行了总结,以期为后续相关转基因食品安全性评价工作的开展提供借鉴。     

七星瓢虫基础研究现状

七星瓢虫对蚜虫等农林业中的重要害虫有较强的控制作用,利用七星瓢虫进行控害的生物防治技术正在逐步推广。本文就七星瓢虫的生物学特性、捕食、对农药的反应以及人工饲养等方面进行综述:七星瓢虫幼虫随龄期增长逐渐出现黄斑,温湿度对生长发育影响较大,以成虫越冬,有滞育现象。七星瓢虫捕食性强,捕食对象较多,包括多种蚜虫、木虱、蚧虫、粉虱、蓟马、网蝽等,其捕食功能反应模型主要为HollingⅡ型,捕食效应受温度、光周期及其猎物密度与自身密度影响。七星瓢虫对农药有一定的选择性,农药对七星瓢虫捕食行为及其生长发育有一定的影响,并会导致其抗药性的产生。目前,七星瓢虫的饲养以昆虫材料为主,辅以人工饲料,采用低温储存,以卵卡作为商品出售。七星瓢虫的基础研究可为今后大规模运用于田间提供参考。     

草酸二甲酯对小鼠亚急性吸入毒性的实验研究

为了研究草酸二甲酯吸入染毒对小鼠的急性毒性,观察吸入染毒后小鼠活动状况、记录心电图、计算LD50,实验结束后取血、检测血液学、血液cTnI和生化指标;取脏器,计算脑、心、肝、脾、肺、肾、卵巢、睾丸、附睾脏器系数,观察其病理组织学改变。结果显示,小鼠吸入草酸二甲酯后出现抽搐、烦躁不安、心电图异常等中毒反应,LD50为2.065 4×10-4g/cm3,脑、心、肝、脾、肺、肾、睾丸、卵巢脏器系数明显升高,血液学、血生化指标和cTnI水平出现了异常变化,与对照组比较具有显著性差异(P0.05或P0.01);心、肺、肝、小肠和肾组织出现了严重受损。由此可见,草酸二甲酯吸入染毒具有较强的毒性,可引起小鼠心电图、血液中cTnI水平、血液学和血生化指标异常改变,可导致心、肺、肝、小肠和肾脏出现病变。本实验为乙二醇合成过程中产生的碳酸二甲酯职业危害防治提供实验依据。     

小地老虎谷胱甘肽-S-转移酶AiGSTs1的分子特性及其对杀虫剂胁迫的响应

[目的]鉴定小地老虎Agrotis ipsilon sigma家族谷胱甘肽-S-转移酶(GST)基因,明确其编码蛋白质的催化活性,阐明该基因在小地老虎不同发育期、不同组织及在毒死蜱和高效氯氟氰菊酯胁迫下的表达模式,为深入探究小地老虎GST在杀虫剂解毒代谢中的功能提供理论基础.[方法]利用同源检索方法从小地老虎转录组中鉴定GST基因,利用原核表达系统表达重组蛋白并使用试剂盒检测其活性,使用实时荧光定量PCR技术分析基因的表达模式.[结果]从小地老虎转录组中鉴定了一个编码sigma家族GST的cDNA序列,命名为AiGSTs1.其编码的AiGSTs1蛋白含有谷胱甘肽结合位点和底物结合位点,具有GSTs的典型特征.在大肠杆菌中成功表达了重组AiGSTs1蛋白,测得此蛋白不仅具有谷胱甘肽转移酶活性,还具有过氧化物酶活性.毒死蜱和高效氯氟氰菊酯均可抑制重组AiGSTs1蛋白的活性.AiGSTs1在供试的小地老虎不同发育期和组织中均有表达,但在蛹期和幼虫脂肪体中表达量最高.使用LD5o剂量毒死蜱和高效氯氟氰菊酯处理小地老虎幼虫后,AiGSTs1的表达水平显著上升.[结论]本研究明确了小地老虎AiGSTs1的序列、所编码蛋白的活性和表达模式.毒死蜱和高效氯氟氰菊酯能够诱导AiGSTs1表达水平上调,表明该基因可能在这2种杀虫剂的解毒代谢中起重要作用.     

片突菱纹叶蝉感染枣疯植原体与Wolbachia的检测及系统发育分析

[目的]探讨片突菱纹叶蝉Hishimonus lamellatus Cai et Kuo不同种群中枣疯植原体与沃尔巴克氏体Wolbachia的感染情况和Wolbachia在不同器官组织分布,明确枣园菱纹叶蝉中Wolbachia的感染类型和分类地位,为研究Wolbachia感染对枣疯植原体潜在介体叶蝉生物学及生态学影响奠定基础.[方法]通过枣疯植原体和Wolbachia的基因特异性引物对片突菱纹叶蝉田间自然种群和实验室种群进行分子检测和鉴定.[结果]田间采集的片突菱纹叶蝉成虫植原体感染率在55％-61％之间,而Wolbachia感染率为3％-4％.田间采集的片突菱纹叶蝉自然种群经室内饲养,在1-4龄若虫中检测到Wolbachia,2-5龄若虫中检测到了植原体.片突菱纹叶蝉实验室饲养无植原体种群在其卵巢、卵和若虫中发现感染Wolbachia,在其唾液腺和消化道也检测到了Wolbachia,感染率在58％-100％之间.基于Wolbachia的wsp基因构建系统发育树,发现片突菱纹叶蝉体内的2个Wolbachia株系同属于B大组,但不同于B大组其他株系,属于新株系wLam1和wLam2.[结论]片突菱纹叶蝉成虫采自田间种群可以感染枣疯植原体和Wolbachia,无植原体叶蝉实验室饲养种群成虫感染Wolbachia显著高于田间种群,片突菱纹叶蝉体内2个Wolbachia株系属于B大组.这一研究结果为Wolbachia作为介体叶蝉生物防治剂进一步利用提供了基础信息.     

稻飞虱嗅觉相关基因及功能的研究进展

稻飞虱是我国及亚洲各水稻产区的重大害虫,在我国成灾危害的种类主要为白背飞虱Sogatella furcifera、褐飞虱Nilaparvata lugens、灰飞虱Laodelphax striatellus.稻飞虱不仅通过韧皮部吸取汁液而且传播多种水稻病毒,对我国水稻每年产量巨大损失.目前,稻飞虱对多种常用化学杀虫剂产生了较高的抗性.因此,急需寻找新的绿色防治方法.当前,"反向化学生态"是化学防治的理想替代方案之一,即通过研究昆虫重要的嗅觉基因功能,揭示嗅觉感受机制,从而找到对昆虫具有吸引作用的小分子化合物,制备诱芯进行田间诱集的绿色防控方法.已有研究证实,嗅觉感受在稻飞虱对水稻植株的定位及危害中发挥重要作用,近年有关稻飞虱嗅觉感受分子机制研究方面也取得不少进展.本文对此进行综述和展望,以期为推动基于嗅觉感受的稻飞虱绿色防控技术的研发提供参考.     

双斑蟋营养成分分析及评价

由于具有较好的营养价值以及较高的食物转化效率,食用昆虫特别是蟋蟀受到普遍关注。在双斑蟋（Gryllus bimaculatus,GB）营养成分测定的基础上,对比家蟋（Acheta domesticus,AD）和黑蟋（Gryllus testaceus,GT）的营养及含量,分析评价了双斑蟋的使用价值。结果显示：双斑蟋水分含量71.0%、粗蛋白含量58.60%（干重）、粗脂肪含量28.90%（干重）、粗纤维含量7.23%（干重）、灰分4.93%（干重）;蛋白含量与黑蟋相当而高于家蟋,粗脂肪和灰分含量要高于家蟋和黑蟋;双斑蟋含有17种氨基酸,总氨基酸含量51.03%（干重）,必需氨基酸含量24.76%（干重）、占总氨基酸的48.3%,氨基酸含量低于其他两种蟋蟀;双斑蟋中常量元素含量最高的为钾（6 416 mg/kg,干重）、含量最低的是钙（92 mg/kg,干重）,微量元素中锌含量较高（241 mg/kg,干重）;双斑蟋油脂中不饱和脂肪酸的相对含量为65.33%,以亚油酸（37.05%）和油酸（25.86%）为主、饱和脂肪酸以棕榈酸（25.44%）和硬脂酸（8.74%）为主。双斑蟋的脂肪酸组成、含量与家蟋相近,而与黑蟋的脂肪酸组成差别较大,三种蟋蟀中含量最高的饱和脂肪酸为棕榈酸,而含量最高的不饱和酸为亚油酸。结果表明,双斑蟋的必需氨基酸组成符合FAO/WHO推荐的氨基酸构成比例的蛋白条件,具有较高的营养价值和食用价值。