葱蝇海藻糖-6-磷酸合成酶基因的克隆、序列分析及滞育相关表达

海藻糖-6-磷酸合成酶（trehalose-6-phosphate synthase, TPS）是昆虫海藻糖合成途径中的关键酶之一。本研究通过对葱蝇Delia antiqua海藻糖-6-磷酸合成酶基因的克隆、 序列分析及滞育相关表达的分析, 旨在证明该基因在能源合成以及抵御高温和低温环境方面发挥重要作用, 为进一步弄清葱蝇滞育分子机制提供理论依据。根据葱蝇抑制消减杂交文库中的EST序列信息, 设计特异性引物, 并通过RACE技术克隆了葱蝇海藻糖-6-磷酸合成酶基因全长cDNA, 命名为DaTPS1 （GenBank登录号： JX681124）, 其全长为2 904 bp, 开放阅读框2 448 bp, 编码815个氨基酸, 推测其相对分子质量为91.2 kD, 等电点为5.96。生物信息学分析表明, 该基因编码的氨基酸序列具有两个保守结构域, 与其他物种TPS具有较高的同源性, 其中和黑腹果蝇Drosophila melanogaster亲缘关系最近, 氨基酸序列一致性为92.1%; 其蛋白质三维结构有15条大的α螺旋和11股反向平行的β链折叠。RT-PCR分析表明, DaTPS1在葱蝇非滞育、 夏滞育和冬滞育期蛹中都有表达, 但是非滞育期各时期表达量基本没有变化, 而在夏滞育和冬滞育蛹的滞育前期表达量较高, 滞育保持期表达量较低, 滞育期后期表达量又有所升高。推断在葱蝇蛹夏滞育和冬滞育期前期, TPS1开始催化合成较多的海藻糖以提高滞育期抵御不良环境的能力, 滞育保持期蛹的新陈代谢降低, 所需能量较少, 所以TPS1处于低水平表达状态, 而滞育期结束后, 蛹生长发育逐渐恢复, 所需能量有所增加, TPS1的表达量再次升高。本研究对揭示昆虫TPS在能量代谢通路中的作用及昆虫滞育的分子机理具有一定的科学意义。     

用单元内混合家系相关法计算遗传力时的抽样误差估计

对应用单元内混合家系相关法计算遗传力时的抽样误差估计问题进行了探讨,推导出的抽样误差估计公式可用于遗传力的显著性检验．     

叉角厉蝽对亚洲玉米螟幼虫的捕食功能反应

叉角厉蝽Eocanthecona furcellata是一种在生物防治方面有重要作用和潜力的捕食性天敌昆虫,为探明叉角厉蝽对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis幼虫的控害潜力,在室内温度26℃±1℃、相对湿度65%±10%、光周期16 L∶8 D条件下,观察了叉角厉蝽4龄、5龄若虫和成虫分别对亚洲玉米螟3龄、4龄幼虫的捕食行为,测定了叉角厉蝽对不同亚洲玉米螟密度下的捕食量、搜寻效应以及自身密度和种间干扰对捕食作用的影响。结果表明,叉角厉蝽对亚洲玉米螟的捕食功能反应符合Holling-Ⅱ功能反应模型,叉角厉蝽3个虫龄对亚洲玉米螟3龄与4龄幼虫的理论最大取食量顺序均为：成虫（30.21头）>5龄若虫（24.69头）>4龄若虫（11.96头）,相同虫龄的叉角厉蝽对亚洲玉米螟3龄幼虫的最大取食量均大于对亚洲玉米螟4龄幼虫的最大取食量。在亚洲玉米螟相同虫龄内,搜寻效应与猎物密度的增加呈负相关。在生存环境和亚洲玉米螟幼虫密度固定的条件下,其平均捕食量和搜寻效应与叉角厉蝽成虫密度的增加呈负相关。叉角厉蝽成虫与亚洲玉米螟幼虫以相同比例增加时,叉角厉蝽成虫种间会产生干扰作用。结果表明了叉角厉蝽对亚洲玉米螟具有较好的控害潜力,为今后高效利用叉角厉蝽田间防治亚洲玉米螟提供了理论依据。     

番茄潜叶蛾幼虫肠道可培养细菌结构组成及对大分子化合物的降解作用研究

番茄潜叶蛾Tuta absoluta是一种世界毁灭性番茄害虫。为明确其幼虫肠道可培养细菌的多样性及功能,本研究采用LB和NA两种培养基分别对番茄潜叶蛾幼虫肠道细菌组成进行了分离培养,根据细菌菌落形态和16S rDNA序列分析对细菌进行种属鉴定,采用比浊法测定了优势种的生长曲线,并采用透明圈法测定了肠道各可培养细菌对大分子化合物淀粉和纤维素的降解能力。结果表明,从番茄潜叶蛾3龄幼虫肠道中共分离到27株细菌,分属于3门10科17属24种,优势门、科、属、种分别是变形菌门Proteobacteria、欧文氏菌科Erwiniaceae、欧文氏菌属Erwinia、Erwinia iniecta,其相对多度分别达到90.68%、89.41%、89.41%和89.41%。优势种Erwinia iniecta在25℃,180 r/min的条件下培养无迟缓期,0~14 h为对数生长期,14~28 h为稳定期,28 h以后为衰亡期。Glutamicibacter属的L7和L9、考克氏菌属Kocuria的L14和短状杆菌属Brachybacterium的L20能同时降解淀粉和纤维素,考克氏菌属Kocuria的L15和L17只能降解淀粉,欧文氏菌属Erwinia的L、动性球菌属Planococcus的L11、微杆菌属Microbacterium的L18和Prolinoborus属的L22只能降解纤维素,其他菌株无淀粉和纤维素降解能力。综上所述,番茄潜叶蛾幼虫含有24种肠道可培养细菌,种类较为丰富,且部分细菌对淀粉和纤维素大分子化合物具有较强的降解作用,该结果将为番茄潜叶蛾肠道细菌多样性及其功能的深入研究提供依据,同时还为功能细菌的开发利用提供菌株。     

中华按蚊CYP6Y亚家族基因的鉴定和生物信息学分析

【目的】鉴定中华按蚊Anopheles sinensis CYP6Y亚家族基因,分析它们的结构和特征,推测其可能的功能。【方法】以冈比亚按蚊An. gambiae CYP6Y1作为询问序列,通过双向Blast方法检索中华按蚊转录组中CYP6Y亚家族基因,并通过生物信息学方法分析基因结构、特征及可能的功能。【结果】从中华按蚊转录组测序数据中鉴定出2条CYP6Y亚家族基因,分别命名为AsCYP6Y1（GenBank登录号：KF709397）和AsCYP6Y2（GenBank登录号：KF709398）。序列分析显示,AsCYP6Y1和AsCYP6Y2全长分别为1 713 bp和1 815 bp,分别编码502和526个氨基酸。基因结构分析显示,该亚家族基因仅含有1个相位1型内含子并与其他P450基因形成保守的共线性分布。蛋白结构分析显示,这2个基因编码的蛋白含P450特有的5个特征序列和6个底物结合位点,且均不存在信号肽,其亚细胞定位为细胞质。3D结构分析显示,AsCYP6Y1有18条α螺旋和13股反向平行的β折叠,AsCYP6Y2有19条α螺旋和11股反向平行的β折叠。通过同样的方法,在达林按蚊An. darlingi中也鉴定出2个CYP6Y亚家族基因。系统进化分析显示,AsCYP6Y1和AsCYP6Y2分别与其他3种按蚊的CYP6Y1和CYP6Y2聚成一支,Bootstrap值均大于90%。替换率分析显示,中华按蚊AsCYP6Y1和AsCYP6Y2与其他3种按蚊同源基因的Ka/Ks均小于1。相对进化速率分析显示,中华按蚊CYP6Y和CYP6M亚家族的相对进化速率均显著快于CYP6P亚家族,而CYP6Y和CYP6M亚家族之间没有显著差异。【结论】在中华按蚊和达林按蚊中存在2个CYP6Y亚家族基因,之前在冈比亚按蚊和不吉按蚊An. funestus中也发现2个CYP6Y亚家族基因,表明CYP6Y亚家族基因可能在按蚊属广泛存在,且可能为按蚊属昆虫所特有。     

葱蝇非滞育、 冬滞育和夏滞育蛹发育和形态特征比较

昆虫非滞育、 冬滞育和夏滞育蛹具有不同的生理和发育过程。本研究以葱蝇Delia antiqua作为模式种, 以黑腹果蝇Drosophila melanogaster蛹的发育形态特征和命名为参照, 用解剖、 拍照、 长度测量和图像处理等方法系统地比较研究了非滞育、 冬滞育和夏滞育蛹的发育历期和形态变化, 重点在头外翻和滞育相关发育和形态特征, 目的在于弄清非滞育、 冬滞育和夏滞育蛹发育和形态特征差异, 为滞育发育阶段的识别、 滞育分子机理研究奠定形态学基础。冬滞育蛹的滞育前期、 滞育期和滞育后期分别为4, 85和27 d, 夏滞育蛹的滞育前期、 滞育期和滞育后期分别为2, 8和22 d。从化蛹至头外翻完成为滞育前期, 头外翻完成约10 h内复眼中央游离脂肪体可见。头外翻的完成是滞育发生的前提, 非滞育、 夏滞育和冬滞育蛹头外翻发生在化蛹后的48, 36和83 h, 在头外翻过程中发育形态没有差异。头外翻的过程为： 首先, 头囊和胸部附肢从胸腔外翻, 头部形态出现; 然后, 腹部肌肉继续收缩, 将血淋巴和脂肪体推进头部及胸部附肢。葱蝇蛹在完成蛹期有效积温约15%时进入冬滞育或夏滞育。在滞育期, 蛹的形态一直停留在复眼中央游离脂肪体可见这一形态时期, 且冬滞育和夏滞育的蛹在形态上没有区别。在体长、 体宽和体重上, 冬滞育蛹最大, 夏滞育蛹次之, 非滞育蛹最小。在滞育后期, 在黄色体出现期间, 非滞育蛹的马氏管清楚可见, 呈绿色, 而滞育蛹的马氏管几乎不可见。本研究为认知昆虫滞育生理、 从发育历期和形态上推断滞育发育进程提供了依据。     

葱蝇热激蛋白DaHSP23基因的克隆及在冬滞育和夏滞育蛹中的表达分析（英文）

【目的】低分子量（12~43 kDa）热激蛋白(sHSPs)具有抗逆应答的功能,滞育是昆虫抵抗不良环境的特殊发育形式,但sHSPs在昆虫滞育发育过程中的作用仍不清楚。本研究克隆和特征化葱蝇Delia antiqua sHSP基因,并研究它在夏滞育和冬滞育发育过程中的表达模式,为阐明sHSPs在滞育发育上的功能奠定基础。【方法】通过RACE-PCR方法克隆了葱蝇HSP23基因,通过相似性比较分析了其特征、结构域及与双翅目代表性同源基因的系统发育关系;采用实时荧光定量PCR研究了该基因在葱蝇冬滞育蛹和夏滞育蛹发育过程中的表达情况,通过表达的差异比较揭示了该基因与滞育发育的关系。【结果】克隆出了葱蝇HSP23基因,命名为DaHSP23（GenBank登录号：HQ392521.1）,其cDNA全长序列为904 bp,编码186个氨基酸,推测蛋白分子量为20.9 kDa,等电点为6.42。该基因的编码蛋白与其他双翅目昆虫的sHSPs有超过66%的氨基酸序列一致性,与已报道的其他双翅目昆虫的滞育相关HSP23基因同源。基因组测序显示该基因无内含子。DaHSP23基因在葱蝇非滞育蛹的发育过程中一直保持在较低的水平,各发育阶段间的表达量不存在显著差异。但在冬滞育和夏滞育蛹中,该基因从滞育起始期开始逐渐显著升高表达,到滞育维持期的中后期达到峰值,在滞育终止期逐渐降到较低的水平。【结论】DaHSP23基因在葱蝇冬滞育和夏滞育发育过程中明显上调表达,但存在差异,它在滞育期的调控可能是种专化的。DaHSP23可能在葱蝇两种类型的滞育上起重要作用。     

东亚飞蝗hunchback基因在卵子形成和胚胎发育过程中的原位表达

hb（hunchback）基因是昆虫胚胎前后轴模式形成的关键基因．对东亚飞蝗（Locusta migratoria manilensis,Meyen）hb基因的功能已有报道,但其表达模式还不清楚．为了研究胁基因在东亚飞蝗卵子形成和胚胎发育过程中的时空表达情况,本研究采用免疫组化方法在蛋白质水平上检测了hb基因的时空表达模式．在卵子形成过程中,hb基因局限在卵细胞核区中表达,随着卵子的发育逐渐移至卵细胞的后端;卵受精后,核区里的Hb蛋白向外扩散,在卵后端形成浓度梯度;胚盘期,hb基因在胚盘中央呈带状表达;胚盘分化为原头和原躯干后,表达条带变宽,并呈现出梯度表达,该表达区域将形成颌、胸部的部分体节;随着腹节开始形成,hb基因在颌胸部的表达逐渐减弱,而在腹部后端的“生长区”表达,并呈现出不连续性．经比较,hb易基因在昆虫颌胸部的表达较为保守,而在卵子形成过程中和腹部的表达具有较大的变异性．与黑腹果蝇等长胚带昆虫相比,东亚飞蝗hb基因在体节形成的基因级联调控中具有更重要、更直接的调控作用．     

甘蔗、玉米气味对亚洲玉米螟成虫产卵和幼虫取食的影响

【目的】农作物间套作对害虫的影响很大程度上取决于害虫的行为反应,通过研究玉米/甘蔗套作系统中植物气味对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenee)行为的影响,将为利用化学生态手段防治套作田中的害虫提供依据。【方法】通过昆虫触角电位实验、成虫产卵和幼虫取食实验,测定了甘蔗、玉米植株及二氯甲烷漂洗物对亚洲玉米螟成虫产卵、幼虫取食的影响。【结果】亚洲玉米螟成虫在甘蔗植株上的落卵量(卵粒数、卵块数)与玉米植株差异不显著,取食甘蔗植株的幼虫数量显著低于玉米植株。亚洲玉米螟对甘蔗、玉米叶片漂洗物均可产生EAG反应,且在同一浓度下的反应值之间无显著差异。成虫产卵量(卵粒数、卵块数)在0.1 gE/mL浓度的甘蔗和玉米漂洗物间差异不显著;幼虫对经甘蔗叶片漂洗物处理过的饲料的相对取食率均低于65.00%,显著低于玉米漂洗物处理的饲料。【结论】甘蔗和玉米气味对亚洲玉米螟产卵的影响没有差异,但甘蔗气味会导致初孵幼虫表现出很强的逃逸行为。