绿豆象触角转录组及嗅觉相关基因的分析

【目的】建立绿豆象Callosobruchus chinensis触角转录组数据库,挖掘绿豆象的基因数据。【方法】采用高通量测序平台(Illumina Hiseq)对绿豆象成虫触角进行转录组测序、序列组装及生物信息学分析。【结果】共获得51.10 Gb的clean data(NCBI SRA数据库登录号:SRP119884)及83 535条unigenes,长度在1 kb以上的unigenes有15 075条,unigenes的N50为1 492 bp。使用BLAST软件将绿豆象触角Unigene序列与公共数据库比对,共注释到22 148条unigenes,其中NR数据库注释的unigenes最多,为18 744条,且与赤拟谷盗Tribolium castaneum的相似基因最多,达39.57%。通过GO数据库注释,将unigenes功能分为细胞组分、分子功能与生物学过程三大类54个分支,其中参与代谢进程以及结合与催化活性的unigenes比例较大。KEGG代谢途径分析表明,9 084条unigenes形成289条代谢通路,其中核糖体代谢通路所含unigene最多,为516条。进一步基因注释分析筛选到140个嗅觉相关基因,包括12个气味结合蛋白(odorant binding protein,OBP)基因,4个化学感受蛋白(chemosensory protein,CSP)基因,116个气味受体(odorant receptor,Or)基因,1个离子型受体(ionotropic receptor,IR)基因和7个感觉神经元膜蛋白(sensory neuron membrane protein,SNMP)基因,并用FPKM值对基因表达量进行评估。【结论】本研究获得了绿豆象触角转录组数据,为进一步研究绿豆象的基因功能分析及嗅觉感受机制奠定分子基础。     

短时高温对绿豆象各虫态生长发育的影响

【目的】为明确短时高温对绿豆象Callosobruchus chinensis (L.)各虫态及其后虫态生长发育与繁殖能力的影响。【方法】以27℃饲养的绿豆象为对照,在30、33、36、39、42和45℃条件下分别对绿豆象卵、幼虫、蛹和成虫进行3 h的短时高温处理。【结果】短时高温对绿豆象卵的孵化率、幼虫的化蛹率和蛹的羽化率均有显著影响,但对卵和幼虫的后续发育影响不显著;幼虫耐高温的能力最强,经短时高温处理后化蛹率均在90%以上;蛹经45℃短时高温处理后虽表现出较高的羽化率,但羽化后成虫的寿命和产卵量均显著降低。卵期、幼虫期和成虫期绿豆象对短时高温的耐受性均有性别差异,其中,卵期和蛹期雄虫耐热性强于雌虫,成虫期雌虫强于雄虫。短时高温处理对绿豆象成虫的繁殖能力影响显著,经45℃处理后成虫的产卵量为32.30粒/头,显著低于对照。【结论】39℃以上的短时高温对绿豆象处理虫态及雌雄性别比有明显的影响,对其后虫态发育的影响仅见高温处理蛹后导致成虫繁殖能力下降。     

燕麦EST-SSR标记的开发和利用

为拓展分子标记在燕麦种质资源分析与鉴定中的应用,利用公共数据库中的25376条EST(expressed sequence tags)序列,开展了燕麦EST-SSR功能性标记的开发和利用研究。25376条EST序列经拼接去冗余后获得了11618条序列,从中筛选出含有不同重复基元的SSR且重复次数较多、长度较长的556条EST序列进行引物设计,开发了50对燕麦EST-SSR引物,通过筛选得到40对有效的EST-SSR引物。选取其中4对引物对5个燕麦种质资源进行了PCR扩增及产物测序,结果表明扩增条带多态性是由SSR差异造成的。利用40对ESTSSR引物对15个六倍体燕麦种质资源进行遗传多样性分析,共扩增出89个等位基因,平均每对引物产生2.23个等位基因;UPGMA聚类分析表明,15个六倍体燕麦种质资源在Dice系数为0.93处聚为3支,基本上是按照不同种进行聚类的,在相同种中又根据地理来源分别聚集成支。利用40对EST-SSR引物对31个遗传背景不清的燕麦种质资源进行基因组倍性鉴定,发现这些种质中可能存在有四倍体和二倍体的燕麦新资源。本研究开发的燕麦EST-SSR功能性标记将在燕麦遗传多样性分析、遗传图谱构建及燕麦属内种间基因组鉴定等方面发挥重要作用。     

玫烟色棒束孢Pr1酶活力、Pr1酶基因表达量与其毒力的相关性

丝氨酸弹性凝乳蛋白酶Pr1是一类能高效降解昆虫体壁蛋白的重要酶,其活力与虫生真菌的毒力有很大的关系。探索玫烟色棒束孢不同菌株Pr1酶活力、Pr1蛋白酶基因表达量与毒力的相关性对该菌的应用具有重要的意义。文中采用专一性短肽底物Suc-Ala-Ala-Pro-Phe-pNA和荧光定量PCR分别测定了玫烟色棒束孢不同菌株的Pr1酶活和Pr1基因的表达量,并采用坡塔喷雾法测定了供试菌株对桃蚜的毒力。结果表明:不同供试菌株Pr1蛋白酶活力与其毒力的线性回归方程为y=3.64x+0.62,R~2=0.432,两者呈正相关;供试菌株Pr1酶活力、Pr1基因表达量与毒力的回归方程为y=0.236+10.833x_1–0.039x_2 (x_1=Pr1酶活力,x_2=Pr1基因表达量),R~2=0.568,说明线性拟合方程能很好地反映原始数据;序列相关系数D-W为2.444,在0.05水平上相关显著,表明Pr1酶活力、Pr1基因表达量对毒力有显著影响;VIF=12.705表明Pr1酶活力、Pr1基因表达量存在中度多重共线性。因此建议将Pr1蛋白酶的酶活力和Pr1基因表达量作为菌株毒力筛选时的重要指标。     

绿豆象幼虫虫龄的划分及末龄幼虫头部形态和感器观察

【目的】明确绿豆象Callosobruchus chinensis幼虫的龄期,了解其末龄幼虫头部感受器的种类、形态和分布。【方法】测量绿豆象幼虫体长、头壳宽和上颚宽,根据所得数据的频次分布图、关系拟合结果和戴氏法则确定绿豆象最佳分龄指标,明确幼虫虫龄数,并利用Crosby生长法则和线性回归的方法进行验证;采用扫描电镜对末龄幼虫头部形态及感受器进行观察。【结果】绿豆象体长、头壳宽和上颚宽的频次分布均呈显著的4个峰,因此推断绿豆象幼虫为4个虫龄。各龄的体长变幅分别为1.581～2.556, 2.406～3.381, 3.381～4.281和4.206～4.881 mm,头壳宽度变幅分别为0.444～0.689, 0.654～0.934, 0.934～1.179和1.144～1.389 mm,上颚宽变幅分别为0.080～0.256, 0.234～0.344, 0.322～0.542和0.542～0.652 mm。体长、头壳宽和上颚宽均符合戴氏法则和Crosby生长法则,并呈现明显的线性关系,因此体长、头壳宽和上颚宽可作为绿豆象幼虫龄期划分的重要指标。头壳宽的Crosby指数均小于体长和上颚宽的Crosby指数,且头壳宽与体长测量值的对数值与幼虫龄期的相关系数要优于上颚宽测量值的对数值与幼虫龄期的相关系数,因此可将头壳宽作为最佳分龄指标。绿豆象末龄幼虫头部感器共有锥形感器、毛形感器、瓶形感器、刺形感器、板形感器、栓锥形感器和坛形感器7种感器,主要分布于触角、下颚须、上唇和上颚。【结论】绿豆象幼虫分龄形态指标和头部形态观察为研究其行为活动及综合防治提供理论基础。     

绿豆象气味结合蛋白基因的克隆及表达分析

【目的】对绿豆象Callosobruchus chinensis气味结合蛋白(odorant binding proteins, OBPs)基因进行克隆、鉴定和组织表达分析,为研究OBPs在绿豆象嗅觉感受过程中的功能奠定基础。【方法】基于绿豆象触角转录组数据,通过RT-PCR克隆绿豆象6个OBP基因并进行生物信息学分析;通过qRT-PCR分析OBP基因在绿豆象雌雄成虫头(不含触角)、触角、腹、足和翅各组织中的表达情况。【结果】获得了6个绿豆象OBP基因的开放阅读框,命名为CchiOBP1-CchiOBP6(GenBank登录号: MN832700-MN832703, MN901841-MN901842);CchiOBP5为一段C端不完整的Minus-C OBP,其余均属于完整的Classical OBPs,预测6个CchiOBPs均含有信号肽。系统发育分析表明CchiOBP1, CchiOBP2和CchiOBP5与叶甲科(Chrysomelidae)昆虫OBPs的亲缘关系较近,CchiOBP3, CchiOBP4和CchiOBP6与天牛科(Cerambycidae)昆虫OBPs的亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明,6个CchiOBPs基因在绿豆象成虫的触角、头(不含触角)、腹、翅和足部均有不同的表达量,CchiOBP1-4和CchiOBP6在雌雄成虫触角中均呈现高表达,且极显著高于在其他组织中的。CchiOBP5在雌成虫触角和头部(不含触角)中呈现高表达,但在雄成虫中表现为在足部的表达量显著高于在其他组织中的,在触角中的表达量最低。【结论】确定了绿豆象6个CchiOBPs基因的核苷酸和氨基酸序列组成,其中有5个CchiOBPs基因在绿豆象雌雄成虫触角中高表达,推测其在绿豆象嗅觉识别寄主植物过程中发挥重要作用。     

玫烟色棒束孢侵染对小菜蛾幼虫体内不同酶活的影响

在实验室条件下,测定了昆虫病原真菌玫烟色棒束孢Isaria fumosorosea的侵染对小菜蛾Plutella xylostella3龄幼虫体内酚氧化酶(PO)和不同抗氧化酶类,包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢(CAT)及谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)活力的变化。结果表明,玫烟色棒束孢侵染小菜蛾3龄幼虫后,体内PO、SOD、POD、CAT和GSTs活力均受到明显的影响。其中感病小菜蛾幼虫体内的PO活力始终高于同期未感染的小菜蛾幼虫,当接菌40h时,酚氧化酶活力达到最大37.4U/g,为对照的2.6倍,而SOD、POD、CAT和GSTs活力在感病前期明显高于对照,接菌40–48h各种酶活力均达到最大,当接菌56h酶活力开始下降,64h时酶活力均明显低于对照。可见玫烟色棒束孢的侵染严重干扰了小菜蛾幼虫体内正常的生理活动。     

虫生真菌玫烟色棒束孢Pf9606抗逆性的研究

采用凹玻片悬滴法测定了玫烟色棒束孢在高温、紫外照射、紫外保护剂和杀菌剂等逆境胁迫下分生孢子的存活率。结果表明:玫烟色棒束孢Pf9606分生孢子在36～45 ℃高温下连续处理24 h后,该菌孢子几乎不能存活;36～45 ℃短时高温处理后,随温度的升高和处理时间的延长,孢子存活率明显降低;随紫外照射时间的延长,玫烟色棒束孢孢子存活率明显降低,当紫外照射50 s时,孢子存活率为55.33%,当照射时间延长为180 s时,孢子不能存活;不同浓度的抗坏血酸和高浓度的荧光素钠可提高玫烟色棒束孢抗紫外照射能力,抗坏血酸的理想浓度为0.2 mg/mL,荧光素钠的理想浓度为0.9 mg/mL,而不同浓度的刚果红和氧化锌对玫烟色棒束孢没有保护作用;玫烟色棒束孢与杀菌剂72%农用硫酸链霉素、70%代森联和58%甲霜灵锰锌混用后,对该菌孢子存活影响较小,不同浓度下孢子存活率均达85%以上,而常规浓度的氟吗·锰锌对玫烟色棒束孢孢子存活有较强的抑制作用。     

绿豆象气味受体基因的克隆和时空表达谱

【目的】本研究旨在克隆绿豆象Callosobruchus chinensis触角4个普通气味受体(odorant receptor, OR)基因,明确这些OR基因在绿豆象不同日龄雌雄成虫组织中的表达谱,为进一步研究基因功能奠定基础。【方法】基于绿豆象成虫触角转录组数据,预测绿豆象OR候选基因;利用RT-PCR克隆绿豆象4个OR基因的全长cDNA序列,并对其进行生物信息学分析;利用qPCR检测这4个OR基因在绿豆象雌雄成虫不同组织(触角、不含触角的头、腹、足和翅)中以及1, 3和5日龄雌雄成虫触角中的表达量。【结果】根据预测的基因序列,克隆得到4个绿豆象气味受体基因的cDNA全长序列,分别命名为CchiOR8,CchiOR10,CchiOR16和CchiOR39,GenBank登录号分别为MW732665, MN832705, MW732664和MN832706;编码的氨基酸数目分别为369, 352, 400和367。系统发育树分析表明,CchiOR8, CchiOR10和CchiOR16均与大猿叶甲Colaphellus bowringi的同源蛋白亲缘关系较近,而CchiOR39与果...     

菜青虫感染玫烟色拟青霉后血淋巴蛋白质含量及几种保护酶活力的变化

对玫烟色拟青霉Paecilomyces fumosoroseus侵染3、4龄菜青虫Pieris rapae后,其血淋巴中蛋白质含量、体内保护酶及谷胱甘肽S-转移酶活力进行了研究。结果表明,感病的3、4龄菜青虫血淋巴中蛋白质含量明显低于同期未感染的幼虫;感病虫体内超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶的活力发生了不同程度的改变,其中对3龄菜青虫体内酶活力的影响比4龄幼虫大。此外被侵染的3、4龄菜青虫体内谷胱甘肽S-转移酶活力在感病前期显著高于同期未感染的菜青虫,而在感病后期明显低于同期未感染的菜青虫。