低温胁迫对灰飞虱种群生长发育与繁殖的影响

为了探讨低温在灰飞虱Laodelphax striatellus(Fallén)种群发生发展中的作用,本文以南京冬季的旬平均最低温为依据,设定出-6～2℃的低温,研究了用该低温处理3～4龄若虫不同时间后,灰飞虱的存活、生长与繁殖特性。结果表明,灰飞虱3～4龄若虫有较强的耐低温能力,-6～2℃的温度下,其半致迷和半致死时间分别为1.22和20.49d。低温抑制了若虫的生长发育,发育历期明显延长。低温处理后成虫的性比有所提高,并且短翅率显著增加。3～4龄若虫低温处理1～7d后羽化的成虫有产卵前期缩短、寿命延长的趋势,但对繁殖力没有显著影响,并且低温处理2d后的产卵量要稍高于没有处理的对照。由此可见,-6～2℃低温的短期胁迫对灰飞虱种群的发生发展不会产生抑制作用。     

三种稻飞虱翅型分化的遗传分析

为了明确褐飞虱Nilaparvata lugens、 白背飞虱Sogatella furcifera和灰飞虱Laodelphax striatellus 3种稻飞虱翅型分化的遗传规律与差异, 采用翅型筛选与杂交遗传的实验方法, 研究了3种飞虱在秧苗期水稻上的翅型选择响应与杂交遗传规律。结果表明： 3种稻飞虱的翅型具有较强的选择响应, 并且长翅型纯系在白背飞虱中最易筛选得到, 灰飞虱的次之, 而褐飞虱的最难。3种稻飞虱的长翅(M)雄虫与短翅(B)雌虫配对(M♂×B♀)筛选3~5代后, 95%~100%的雄虫和雌虫分别稳定为长翅型和短翅型。筛选和杂交实验结果表明, 褐飞虱的翅型决定基本符合常染色体上的一对等位基因调控的从性性状遗传规律, 雄虫中长翅为显性, 而雌虫中短翅为显性。翅型的表型还受除基因型外的其他条件的影响, 利用长翅雄虫与长翅雌虫后代中出现的极少数的短翅雄虫与短翅雌虫进行配对, 其后代中各翅型出现的比率与长翅雌虫和长翅雄虫配对的无显著差异; 同样, 在短翅雄虫与短翅雌虫配对的后代中也有相同的结果。白背飞虱和灰飞虱在该筛选条件下很少有短翅雄虫出现, 两者翅型的遗传调控较为相似, 可用由两对等位基因控制的性状来解释筛选和杂交实验的结果, 其中一对等位基因位于性染色体上, 调控雄性的翅型, 且长翅为显性; 另一对位于常染色体上, 调控雌性的翅型, 且短翅为显性。据此认为, 3种飞虱翅型决定基因的显隐性在不同性别间的差异, 以及翅表型与基因型的不一致性, 是稻飞虱种群在不同条件下均可灵活调控翅型的重要遗传机制。     

高原鼢鼠肝脏组织细胞周期相关基因的进化和表达

高原鼢鼠Myospalax baileyi是一种世居青藏高原的地下鼠,对严重的低氧环境有很强的适应性。低氧诱导细胞周期G1、G2期阻滞。为了探讨高原鼢鼠适应低氧环境的分子机制,应用生物信息学方法对p53下游细胞周期基因p21、CyclinD1、CyclinE、CDK6、CDK2、14-3-3-σ、Gadd45α、B99和CyclinB1的序列和编码的氨基酸序列进行了进化分析,并以SD大鼠Rattus norvegicus为对照,研究了这些基因在不同海拔(3300 m、2260 m)条件下的表达模式。结果表明:(1)高原鼢鼠细胞周期相关基因的序列与以色列鼹鼠Nannospalax galili同源性最高,达到90%以上;p21、CyclinD1、CyclinE和CyclinB1编码蛋白与以色列鼹鼠存在明显的趋同进化位点;SIFT评估发现,p21和CyclinB1氨基酸序列分别在第27号位点和第105号位点的变异对细胞周期调控功能有显著影响;(2)与低海拔条件相比,在高海拔条件下,高原鼢鼠肝脏组织中与G1期相关的基因p21表达水平显著上升,p21下游基因CyclinD1、CyclinE、CDK6和CDK2表达水平显著下降,而在SD大鼠中没有显著变化;与G2期相关的基因Gadd45α、B99、14-3-3-δ和CyclinB1在高原鼢鼠和SD大鼠中随海拔变化不发生明显变化。在不同海拔条件下,高原鼢鼠肝脏组织中的上述细胞周期相关基因的表达水平均极显著高于SD大鼠(P<0.01)。以上结果提示,高原鼢鼠经过长期的低氧适应,通过上调p21基因的表达抑制下游CyclinD1、CyclinE、CDK6和CDK2基因的表达,导致细胞周期G1期阻滞,从而提供充足的时间进行DNA修复,保证了DNA复制的准确性;同时高原鼢鼠肝脏组织中细胞周期的调控不仅与细胞周期基因的表达水平有关,而且可能与细胞周期因子p21的第27号位点和CyclinB1的第105号位点的变异有关。     

稻飞虱翅型纯系后代个体的翅型分化对光周期变化不敏感

【目的】为了明确光周期和遗传因子在稻飞虱翅型分化中的作用, 研究了3种稻飞虱（褐飞虱Nilaparvata lugens、白背飞虱Sogatella furcifera和灰飞虱Laodelphax striatellus）翅型纯系或近纯系在不同光照时数下的翅型分化比率。【方法】以经过5~45代连续翅型筛选后的褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱的长翅型和短翅型纯系或近纯系为材料, 在室内分别测定了其在长光照（16和20 h）、短光照(4~12 h)和正常光照(14 h) 3类光周期条件下饲养后, 雌、雄成虫中长翅和短翅个体出现的比率及存活率。【结果】白背飞虱和灰飞虱的长翅型纯系M♂×M♀或短翅型纯系B♂×B♀在不同光周期下的翅型比率均无显著差异（P>0.05）。褐飞虱短翅型近纯系B♂×B♀的雌虫短翅率和成虫总短翅率在不同光周期下也无显著差异（P>0.05）, 但雄虫短翅率在正常光照14 h和短光照4 h下显著高于长光照20 h下的（P<0.05）。当褐飞虱短翅型达到纯系后, 其后代翅型在6~16 h光照条件下无显著差异。褐飞虱长翅型近纯系M♂×M♀的后代虽有短翅个体出现, 但是雌虫和雄虫的各自短翅率在不同光周期下无显著差异（P>0.05), 仅总体短翅率在12 h光照条件下的显著高于16 h下的（P<0.05）。褐飞虱长、短翅型杂交筛选品系M♂×B♀的雌虫短翅率随光照时数的延长而升高; 灰飞虱杂交筛选品系M♂×B♀的短翅雄虫随光照时数的缩短而增多（P<0.05）, 但当筛选代次达到45代时, 这种趋势不再显著。3种稻飞虱长翅型和短翅型纯系或近纯系若虫的存活率会稍低于长、短翅型杂交后代的存活率, 但长、短翅型品系的存活率在6~16 h光照条件下差异不显著(P>0.05)。【结论】稻飞虱翅型分化对光周期的反应受飞虱本身遗传背景的影响, 翅型纯系后代个体的翅型分化对光周期变化不敏感。     

高原鼢鼠肺组织细胞凋亡相关 基因的进化分析及其在不同 海拔条件下的表达模式

高原鼢鼠（Myospalax baileyi）是青藏高原特有的地下鼠,其地下洞道严重缺氧。一般来说,低氧会促进细胞凋亡。为了探讨高原鼢鼠适应低氧环境的分子机制,本文应用生物信息学方法对p53下游凋亡促进基因Pidd、Fas、Bax、Puma、Apaf-1、Scotin、Perp、Igfbp3和凋亡抑制基因Bcl-2的序列和编码的氨基酸序列进行了进化分析,并以SD大鼠（Rattus norvegicus）为对照,研究了这些基因在不同海拔环境条件下（3 300 m和2 260 m）的表达模式。结果表明：（1）高原鼢鼠细胞凋亡基因的序列与以色列鼹鼠（Nannospalax galili）同源性最高;预测的PIDD、PUMA、Apaf-1、IGFBP3和BCL-2编码蛋白结构域与以色列鼹鼠的存在明显的趋同进化位点;SIFT评估发现,高原鼢鼠和以色列鼹鼠与其他物种相比,p53、PIDD、PUMA、Apaf-1和IGFBP3氨基酸序列分别在78、853、157、320和285号位点的变异对其功能有显著影响;（2）在高海拔条件下（3 300 m）,高原鼢鼠肺组织中凋亡促进基因Pidd、Bax、Puma和Apaf-1表达水平显著下降,凋亡抑制基因Bcl-2表达水平显著升高,而在SD大鼠中凋亡促进基因和凋亡抑制基因的表达水平均没有变化;高原鼢鼠中Bcl-2/Bax比值随海拔的升高显著上升,而在SD大鼠中没有变化。以上结果提示,高原鼢鼠p53结构变异可能导致其下游基因表达模式与SD大鼠不同,其中凋亡促进基因Pidd、Bax、Puma和Apaf-1表达水平下降,凋亡抑制基因Bcl-2表达水平上升,从而抑制了细胞在低氧条件下的凋亡;在长期低氧的作用下,高原鼢鼠p53下游基因产物PIDD、PUMA、Apaf-1和IGFBP3产生了影响其功能的变异位点,这可能改变了它们与发挥功能的复合物的结合力,从而抑制了细胞凋亡。因此,通过长期的低氧适应,高原鼢鼠肺组织中与细胞凋亡相关的基因产物结构发生变异,导致其基因表达水平发生变化,从而抑制细胞凋亡,这是高原鼢鼠适应地下低氧洞道生境的分子机制之一。     

高原鼢鼠、高原鼠兔和大鼠肺表面活性物质组成和含量的比较

本研究通过分析肺表面活性物质(pulmonary surfactant,PS)组成和含量探讨高原鼢鼠(Myospalax baileyi)和高原鼠兔(Ochotona curzoniae)的低氧适应机制。高原鼢鼠和高原鼠兔各36只,捕捉于海拔3600 m左右的青海省海南州贵德县拉脊山地区,36只Sprague-Dawley(SD)大鼠购自海拔1500 m左右的兰州大学实验动物中心。所有动物麻醉后通过肺循环进行肺灌洗,充分洗净肺组织中的血液,取出完整的肺组织灌洗得到肺泡灌洗液。应用高效液相色谱法分析三种动物PS中磷脂的组成和含量;应用G-250考马斯亮蓝法、聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)和质谱测序分析PS蛋白质的含量和种类;应用溶氧电极测定了PS溶液中的溶氧量。结果表明:高原鼢鼠、高原鼠兔和SD大鼠PS中,总磷脂含量依次显著增加(P<0.05),总蛋白含量依次显著减少(P<0.05);三种动物PS中均含有亚油酰棕榈酰胆碱(linoleic palmitoylphosphatidylcholine,LPPC)、二棕榈酰磷脂酰胆碱(dipalmitoylphosphatidylcholine,DPPC)、磷脂酰甘油(phosphatidylglycerol,PG)、磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol,PI)和磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine,PSe)等5种磷脂成分,但其相对含量明显不同;在高原鼢鼠、高原鼠兔和SD大鼠中,LPPC所占比例依次显著增加(P<0.01);高原鼢鼠PS磷脂中,DPPC、PG和PI所占比例极显著高于高原鼠兔(P<0.01),高原鼠兔与SD大鼠之间没有显著差异(P>0.05);高原鼢鼠与高原鼠兔PS磷脂中,PSe所占比例没有显著差异(P>0.05),但均极显著高于SD大鼠(P<0.01)。三种动物PS中均含有血清白蛋白(serum albumin,SA),高原鼢鼠和高原鼠兔PS中含有血红蛋白β亚基构成的含血红素的同源四聚体蛋白,高原鼢鼠和SD大鼠PS中含有免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)重链残基,高原鼢鼠Ig重链残基含量极显著高于SD大鼠(P<0.01),含血红素蛋白含量显著高于高原鼠兔(P<0.05)。高原鼢鼠、高原鼠兔和SD大鼠PS溶液中溶氧量依次显著减小(P<0.01),但均显著高于生理盐水(P<0.01)。以上结果提示,高原鼢鼠和高原鼠兔PS中总蛋白含量显著增加,总磷脂含量显著减少,蛋白成分中含有高含量的含血红素同源四聚体蛋白,且高原鼢鼠主要磷脂成分DPPC的相对含量显著增加,这种PS成分和含量的变化增强了这两种高原动物对低氧环境的适应性。     

腹腔注射腺病毒pMultiRNAi-Ldhc对高原鼠兔骨骼肌Ldhc基因的沉默效果

腹腔注射是一种简单且方便给药的方式,为了验证腹腔注射腺病毒pMultiRNAi-Ldhc对高原鼠兔(Ochotonacurzoniac)骨骼肌Ldhc基因沉默的可行性,将27只高原鼠兔分为干扰组、空壳组和空白对照组,每组各9只个体,干扰组和空壳组分别注射0.65ml腺病毒pMultiRNAi-Ldhc和腺病毒pMultiRNAi-NS,空白对照组注射等量生理盐水,注射后7d检测骨骼肌中Ldhc基因mRNA和蛋白的表达水平,测定了乳酸脱氢酶(LDH)活性和乳酸(LD)及三磷酸腺苷(ATP)的含量。结果表明,与空白对照组相比,干扰组在mRNA和蛋白水平上,Ldhc基因表达分别降低了41.73%和15.76%;乳酸脱氢酶(LDH)活性、乳酸(LD)和ATP含量分别降低了23.98%、51.08%和19.29%。结果说明,腹腔注射腺病毒pMultiRNAi-Ldhc能有效沉默骨骼肌中Ldhc基因表达。     

高原鼢鼠和高原鼠兔血液参数和血红蛋白亚型对不同海拔生境的响应

高原鼢鼠和高原鼠兔是青藏高原特有的物种,对高原低氧环境有很强的适应性。本研究测定了不同海拔的高原鼢鼠和高原鼠兔的红细胞数目、血红蛋白浓度、平均红细胞压积、平均红细胞体积等;通过质谱测序明确两种高原动物血红蛋白亚型;采用PAML4.8程序分析两种动物血红蛋白亚基中的正向选择位点;采用同源建模的方法分析正向选择位点对血红蛋白氧亲和力的影响,基于对两种高原动物血液特征的分析,探讨了它们适应低氧的策略。结果表明,随着海拔升高,高原鼢鼠通过增加红细胞数目、减小红细胞体积应答低氧,相反,高原鼠兔通过减少红细胞数目、增大红细胞体积应答低氧;高原鼠兔红细胞中具有α₂β₂成年型血红蛋白和α₂ε₂胎儿型血红蛋白,高原鼢鼠红细胞中只有α₂β₂成年型血红蛋白,但高原鼢鼠血红蛋白氧亲和力和别构效应显著高于高原鼠兔;高原鼢鼠与高原鼠兔的血红蛋白α和β亚基中,正向选择的氨基酸位点数目、位置以及它们的侧链基团极性和取向具有明显不同,这可能是造成两种动物血红蛋白氧亲和力不同的重要原因。总之...