禾谷缢管蚜ABC转运蛋白基因的克隆、分子特性及表达分析

【目的】ABC(ATP-binding cassette)转运蛋白是一类重要的跨膜蛋白超家族,某些ABC转运蛋白基因在一些害虫的抗药性品系中表达显著提高。本研究旨在克隆禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi ABC转运蛋白基因Rhpa ABCG9,Rhpa ABCG20和Rhpa ABCG23 c DNA全序列,分析这3个基因在该虫不同发育阶段和不同抗药性品系中的表达模式,为阐明ABC转运蛋白在禾谷缢管蚜抗药性中的作用和其他生理功能,以及深入分析该虫抗药性机理奠定基础。【方法】采用RT-PCR与RACE技术,克隆了基因c DNA全序列;利用实时荧光定量PCR技术,研究这3个基因在禾谷缢管蚜不同生长发育阶段和不同抗药性品系中的表达变化。【结果】获得了Rhpa ABCG9,Rhpa ABCG20和Rhpa ABCG23 3个基因c DNA全序列,其开放阅读框长度分别为2 103,2 436和2 082 bp,分别编码700,811和693个氨基酸。结构分析表明,3个蛋白均具有ABC转运蛋白家族典型的结构特征;系统进化分析结果显示,3个蛋白氨基酸序列分别与豌豆蚜Acyrthosiphon pisum各对应氨基酸的序列一致性最高。实时荧光定量PCR分析结果表明,这3个基因在禾谷缢管蚜不同发育时期均不同程度表达。Rhpa ABCG20在各个发育时期的表达变化差异不显著;Rhpa ABCG9表达量在4龄若蚜最高,在1龄若蚜最低;Rhpa ABCG23表达量在3龄若蚜最高,1龄若蚜最低,其他阶段差异不显著。禾谷缢管蚜异丙威抗性品系中,Rhpa ABCG20表达量显著高于敏感品系,而Rhpa ABCG9和Rhpa ABCG23表达量均低于敏感品系,但差异不显著;禾谷缢管蚜吡虫啉抗性品系中,Rhpa ABCG20和Rhpa ABCG23表达量显著高于敏感品系,而Rhpa ABCG9表达上调不显著。【结论】Rhpa ABCG9,Rhpa ABCG20和Rhpa ABCG23基因可能参与禾谷缢管蚜体内农药的运输,并与禾谷缢管蚜的抗药性具有一定的关系。本研究结果为进一步深入分析禾谷缢管蚜的抗药性机制,以及该虫的抗药性治理与综合防治奠定了基础。     

苹果蠹蛾抗药性研究进展

苹果蠹蛾是世界各国高度关注的严重危害苹果生产的外来有害生物。该虫于20世纪50年代在我国首次报道,目前是我国一类进境检疫性有害生物,正严重威胁我国苹果主产区的水果生产安全。苹果蠹蛾以幼虫钻蛀到果实内部为害,防治难度高,对其主要采用化学农药、交配干扰和苹果蠹蛾颗粒体病毒进行防治。由于农药的长期大量使用,苹果蠹蛾已对有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、昆虫生长调节剂、阿维菌素和苹果蠹蛾颗粒体病毒等不同类型的杀虫剂产生了抗药性。本文总结了国内外有关苹果蠹蛾抗药性现状和抗药性机理方面的研究,并分析了其对几种农药产生抗性的主要原因,同时结合国外苹果蠹蛾防治和抗药性相关研究,以及其在我国发生与防治的现状,提出该虫抗药性治理策略,即及时对我国疫区苹果蠹蛾的抗药性现状进行监测,在此基础上,注意科学地使用化学农药,并结合农业防治和生物防治等措施对该虫进行综合治理。     

禾谷缢管蚜阳离子通道基因RSC1的克隆、分子特性及诱导表达分析

【目的】SC1通道(sodium channel 1)是昆虫体内一种重要的离子通道,被认为是一种开发新型杀虫剂的神经靶标。本研究拟克隆禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi的SC1通道基因,并初步分析其生理功能及其与SC1类通道、电压门控钠离子通道、电压门控钙离子通道的进化关系。【方法】采用RT-PCR技术,克隆了禾谷缢管蚜SC1基因完整的开放阅读框;利用实时荧光定量PCR技术,分析禾谷缢管蚜成蚜在不同浓度的高效氯氟氰菊酯诱导下SC1基因表达变化。【结果】获得了禾谷缢管蚜SC1基因(命名为RSC1)完整的开放阅读框(Gen Bank登录号为KU640190),其长度6 687bp,编码2 228个氨基酸。RSC1具有SC1通道的结构特征,有一个不同于电压门控钠离子通道和电压门控钙离子通道的特殊DEEA模体(motif)。系统进化分析结果显示,RSC1与电压门控钠离子通道组成一个进化枝,电压门控钙离子通道组成另外一个进化枝,SC1与电压门控钠离子通道在进化上有更近的起源关系。实时荧光定量PCR分析结果表明,LC15,LC35和LC503种剂量的高效氯氟氰菊酯处理6 h后,禾谷缢管蚜RSC1基因表达量相对于清水对照显著下调,表达量分别为对照的0.57,0.82和0.78倍;3种剂量的高效氯氟氰菊酯处理24 h后,禾谷缢管蚜RSC1基因表达量分别为对照的2.19,1.33和1.19倍,其中LC15(0.1484 mg/L)胁迫下RSC1基因的表达量显著上调。【结论】SC1类通道与电压门控钠离子通道在进化起源上有更近的关系。RSC1通道可能是高效氯氟氰菊酯的次级靶标。由于RSC1和其同源基因只存在于节肢动物中,脊椎动物尚未发现该类基因,因此这类通道可能作为开发新型杀虫剂的神经靶标。     

葡萄花翅小卷蛾抗药性研究进展

葡萄花翅小卷蛾是葡萄上的重要害虫,具有多食性、多化性等生物学特点,抗逆能力极强。该虫起源于欧洲,现已入侵全球多个国家。葡萄花翅小卷蛾主要以幼虫取食葡萄花序、幼果和成熟果实,给葡萄生产造成重大损失;其危害有利于真菌的侵入,导致灰霉病、白粉病等病害大量发生,从而造成葡萄腐烂。由于该虫入侵风险极高,已被我国列为重要的进境检疫性有害生物。国外对葡萄花翅小卷蛾的防治主要采用化学杀虫剂,由于长期大量且不合理地使用化学杀虫剂,葡萄花翅小卷蛾已对多种不同类型的杀虫剂产生了抗药性。本研究总结了葡萄花翅小卷蛾的抗性测定方法、抗性现状及其抗性机理,同时结合国外葡萄花翅小卷蛾抗性和防治相关研究,提出该虫抗性治理策略,并对我国预防该虫的入侵提出建议。     

禾谷缢管蚜田间种群Ace1基因选择性剪切

【目的】为了分析我国不同地区禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi(Linnaeus)田间种群Ace1基因的选择性剪切、Ace1基因选择性剪切频率及Ace1基因选择性剪切对其ACh E1结构的影响。【方法】从我国11个省(市)的16个地区采集田间试虫,通过RT-PCR技术,克隆各个地区及室内敏感品系各15头禾谷缢管蚜试虫的Ace1基因序列的全长,分析并鉴定Ace1的选择性剪接,在SABLE服务器和I-TASSER服务器上分别分析选择性剪切对ACh E1的二级结构和三级结构的影响。【结果】16个地理种群中,9个地理种群都存在选择性剪切,不同地理种群该选择性剪切的频率不同;剪切位点靠近Ace1基因的5′端,其对应的核苷酸序列为5′-ATCCGAATTTAG-3′,导致4个氨基酸(RSEF)缺失;选择性剪切改变了局部的二级结构,并在一定程度上改变其三级结构。【结论】禾谷缢管蚜田间种群中较为普遍地存在一个Ace1基因的选择性剪切,该Ace1基因选择性剪切改变了ACh E1的空间结构,并可能改变ACh E1的代谢特性。     

梨小食心虫微卫星标记的扩增稳定性及多态性分析

【目的】筛选适合我国梨小食心虫Grapholita molesta种群遗传学研究的微卫星位点,并依据所筛选的微卫星位点进行梨小食心虫地理种群的遗传多样性分析。【方法】利用欧洲梨小食心虫和苹果蠹蛾Cydia pomonella种群中已报道的11个微卫星位点, 分析各位点在我国12个种群257头梨小食心虫样本中的扩增稳定性,再进行其多态性分析,筛选适合的位点,然后进行种群遗传多态性分析。【结果】在分析的11个微卫星位点中, 位点Gm01, Gm03, Gm04和Cyd15无法稳定扩增; 位点Gm05扩增成功率较低, 位点Gm07遗传多态性较低; 而位点Gm02, Gm06, Gm08, Gm09和Gm10等扩增效果稳定且遗传多态性丰富。这5个稳定扩增的微卫星位点平均等位基因数量（N_A）为7.417~12.500, 平均观察杂合度（H_o）为0.366~0.655, 平均期望杂合度（H_e）为0.642~0.846, 多态信息含量（PIC）为0.800~0.935。【结论】本研究成功筛选出位点Gm02, Gm06, Gm08, Gm09和Gm10等5个微卫星位点。基于这5个微卫星位点标记的结果显示, 山东和陕西不同梨小食心虫地理种群均具有丰富的遗传多样性。 这5个位点可以适用于我国梨小食心虫种群的进一步遗传分析研究。     

酯酶基因扩增及突变与昆虫抗药性

有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的大量使用导致昆虫对其产生抗药性。酯酶是昆虫体内重要的解毒代谢酶,酯酶基因表达量上升和点突变使其代谢或结合杀虫剂的能力增强是昆虫对常用农药产生抗药性的2个重要原因。文章概述昆虫酯酶基因扩增及突变所导致的抗药性,进一步分析了酯酶突变对蛋白结构和功能的影响。     

CSP介导的害虫抗药性新机制研究进展

CSPs（Chemosensory proteins）即化学感受蛋白,其在昆虫体内各个阶段均有表达,参与昆虫的多种生理过程,具有十分复杂的化学功能。CSPs基因介导昆虫抗药性是最新发现的害虫抗药性新机制,且近几年在几种昆虫中被报道。CSPs可以通过螯合作用大量结合农药,进而导致昆虫产生抗药性,但CSPs与杀虫剂的结合机理及其表达调控机制尚未被阐明。基于目前现状,本文系统综述了CSPs在昆虫抗药性中的功能以及抗药性相关酶的表达调控机制等方面的研究进展,分析其表达调控的可能机制,旨在为害虫抗药性机制研究提供新思路。     

基于转录组的葡萄花翅小卷蛾三类解毒酶基因家族分析

【目的】葡萄花翅小卷蛾是我国重要的检疫性害虫,一旦入侵我国,将会对我国葡萄产业和林果业生产造成严重损失,国外主要使用化学农药防治该虫。开展葡萄花翅小卷蛾转录组测序及体内细胞色素P450单加氧酶(cytochrome P450 monooxygenase,CYP)、羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)和谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)三大解毒系的表达谱分析,可为葡萄花翅小卷蛾抗药性监测与抗药性治理研究提供依据。【方法】本研究利用BGISEQ-500平台对葡萄花翅小卷蛾进行转录组测序,通过从头组装获得unigene。【结果】经数据组装并去冗余后共获得44360条unigene;通过与多个公共数据库进行同源比对,共注释了28065条unigene,通过Nr数据库注释的unigene数量最多(26388条,59.49%),显示与棉铃虫的unigene同源性最高(24.11%)。基于基因序列分析表明,葡萄花翅小卷蛾有91条P450基因、31条CarE基因和22条GST基因。系统发育分析发现,葡萄花翅小卷蛾的P450基因主要集中在clade 3和clade 42个分支,与鳞翅目近源种的CYP基因聚集在一起;CarE主要包括外源化合物解毒相关的酯酶及脂质转运和代谢酯酶;GST基因聚类主要包含Delta、Omega、Epsilon、Theta和Microsomal等亚家族。【结论】本研究获得葡萄花翅小卷蛾转录组信息,鉴定了与葡萄花翅小卷蛾代谢抗性相关的基因,可为葡萄花翅小卷蛾杀虫剂和寄主植物的适应性机制研究提供数据和参考。     

CPR和P450基因在昆虫抗药性中的作用研究进展

P450酶系在昆虫代谢农药中有重要作用，NADPH-细胞色素P450还原酶（NADPH-cytochrome P450 reductase，CPR）和细胞色素P450（P450）在该酶系起核心作用。昆虫具有P450超基因家族，但只有一个单一的CPR基因，CPR是昆虫所有参与农药代谢的P450酶的唯一电子供体，其影响P450活性。P450基因的高水平表达在害虫抗药性中具有重要作用，P450基因介导的昆虫抗药性是最重要的代谢抗性类型。不同P450基因的高表达的调控机制不同，引起P450基因过量表达的原因可能有P450基因的编码区突变、顺式作用元件和反式作用因子变化、基因扩增等。细胞色素P450介导的抗药性存在一定程度的进化可塑性，即同种昆虫不同种群对相同的农药产生抗药性时，导致抗性产生的P450基因不同；同一昆虫品系在某种农药的抗性选择压力下，影响抗性的P450基因的种类和表达特性会随着持续的农药选择而发生变化。最近的研究显示，CPR的变异和昆虫抗药性相关，但是昆虫CPR基因介导抗药性的机制还缺乏深入研究。全面阐释P450酶系介导昆虫抗药性的机制、建立基于P450基因表达量变化与CPR突变的抗性分子标记，对于害虫抗药性治理具有重要意义。