西伯利亚蝗卵发育过程的比较转录组分析及滞育关联基因筛选

【目的】通过筛选西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus卵滞育基因及代谢通路,初步明确西伯利亚蝗卵滞育分子机理。【方法】利用Illumina NovaSeq 6000测序平台对西伯利亚蝗早期发育(ES)、滞育(DS)和滞育后发育阶段(PS)的卵进行转录组测序;采用GO和KEGG富集分析并结合文献,预测滞育相关通路并聚类热图分析,筛选蝗卵滞育关联基因,并选取其中6个重要基因进行qRT-PCR验证。【结果】DSvs ES和PS vs DS两比较组分别富集到12 419和4 789个差异表达基因,且多上调表达;两比较组共表达差异基因为2 206个,主要与糖代谢、环境胁迫和生长发育相关。DS vs ES组富集最显著的GO条目为蛋白结合,PS vs DS组GO条目主要包含酶活性、细胞骨架构建及蛋白结合等过程。滞育关联基因主要集中在Wnt信号通路、胰岛素信号通路、细胞周期通路以及昆虫激素生物合成等通路。6个重要的滞育关联基因的表达量变化趋势与转录组数据结果基本一致。【结论】本研究初步明确了西伯利亚蝗卵滞育调控的重要代谢途径,并筛选出20个滞育关联基因,为后续深入研究该物种的适应机理奠定了基础。     

西伯利亚蝗抗菌肽基因的克隆及表达特性研究

[目的]扩增西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus抗菌肽(attacin)基因,并对其进行生物信息学分析,同时分析西伯利亚蝗不同组织中抗菌肽基因的差异表达.[方法]基于RACE技术从西伯利亚蝗中克隆得到抗菌肽,利用生物信息学软件对西伯利亚蝗抗菌肽的一级结构、二级结构、三级结构、系统进化和亚细胞定位进行分析.采用实时荧光定量PCR技术检测了西伯利亚蝗抗菌肽基因在马氏管、中肠、后肠、脂肪体和唾液腺中的相对表达量.[结果]克隆获得的抗菌肽基因的开放阅读框为282 bp,编码93个氨基酸,其编码蛋白预测理论分子量为9.98 ku,等电点为9.26.抗菌肽氨基酸序列中存在信号肽序列.基因定量分析显示,抗菌肽基因在西伯利亚蝗的中肠中表达量最高.[结论]attacin在西伯利亚蝗成虫不同组织中差异表达,提示其消化道在防御病原微生物的入侵中起着重要的作用.     

意大利蝗和西伯利亚蝗高温耐受能力及酶活性比较研究

【目的】阐明意大利蝗Calliptamus italicus和西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus高温耐受能力及酶活性差异。【方法】以3℃为间隔,将意大利蝗和西伯利亚蝗成虫分别在27~48℃、24~42℃下处理4 h后测定死亡率及POD、SOD和CAT活性值。【结果】27~42℃处理下,意大利蝗存活率显著大于西伯利亚蝗(P<0.05)。雌性意大利蝗的LT50、LT90分别为48.76℃和50.67℃,雄虫则分别为47.90℃和50.53℃;雌性西伯利亚蝗的LT50、LT90分别为39.21℃和42.10℃,雄虫则分别为36.11℃和41.43℃。随着温度升高,雄性意大利蝗和雌、雄西伯利亚蝗体内POD、SOD、CAT活性先升高后降低,雌性意大利蝗体内POD活性则先降低后升高。27~42℃范围内,西伯利亚蝗体内POD和SOD活性值增幅较大,分别达到54.69%、23.54%;意大利蝗体内则以CAT活性值增幅最大,为27.02%。【结论】两种蝗虫耐高温能力存在差异,意大利蝗具有更强的耐热能力。     

意大利蝗交配行为观察

通过昆虫行为观测仪与室外饲养观察,分析意大利蝗Calliptamus italicus的交配行为,阐明交配经历和温度对意大利蝗交配持续时间的影响。结果发现:(1)意大利蝗的交配行为包括相遇和交配两个阶段。相遇行为包括避让、打斗和交配3种类型,其中打斗多发生在雄雄相遇、雄虫与一对正在交配成虫相遇情况。避让和交配则多发生在雌雌相遇、雌雄相遇、雌虫与一对正在交配成虫相遇情况。雄虫在交配过程中占据主动。意大利蝗的交配行为包括曲腹、爬背、抱对和交配4个过程,平均时间为11.25±1.40 min。(2)雌雄虫初次交配的持续时间(12.88±0.67 min)显著长于雌雄虫均有交配经历的时间(10.47±0.39 min)(P0.05);初次交配雌虫和有交配经历雄虫的交配持续时间(11.00±0.75 min),与初次交配雄虫和有交配经历雌虫的时间(12.12±0.67 min)无显著差异(P0.05)。(3)随温度升高意大利蝗的交配持续时间缩短,27℃时交配持续时间最长(15.93±2.25 min),且与36℃、42℃时的时间差异显著(P0.05),42℃时的交配持续时间最短,为6.01±0.43 min,与36℃时的时间(7.47±0.52 min)差异不显著(P0.05)。     

驯化对始红蝽(Pyrrhocoris apterus)耐寒能力的影响及越冬适应策略

为阐明越冬期间始红蝽应对低温胁迫的耐寒策略及其影响因素,从生理生化水平探讨始红蝽成虫的耐寒能力,逐月测定了12月至翌年3月始红蝽低温驯化前后的过冷却点、低温存活率、LT_(50)以及始红蝽体内耐寒物质含量。结果表明,越冬期间始红蝽自然种群过冷却点最低为(-14.01±0.53)℃,-5、-10℃驯化30min后的始红蝽过冷却点最低降至为(-19.32±0.86)℃、(-25.56±1.09)℃。0℃驯化30min后暴露于-5、-10、-15℃1h的最高存活率依次为100%、39.1%±8.6%、10%;始红蝽自然种群LT_(50)最低为-8.53℃,0℃驯化后降至-9.21℃。越冬期间雌雄始红蝽体内自由水/结合水比值和游离蛋白质含量先下降后上升,12月达到最大值,雌雄分别为144.50±26.22和140.32±21.92,(15.81±0.10)mg/g和(15.47±0.01)mg/g;脂肪、海藻糖和甘油含量先上升后下降,2月达到最大值,雌雄脂肪含量分别为(16.33±0.48)mg/g和(13.15±1.32)mg/g,海藻糖含量分别为(11.98±0.01)mg/g和(10.88±0.02)mg/g,甘油含量分别为(14.74±0.01)mg/g和(15.06±0.03)mg/g。研究证明,低温驯化后始红蝽的过冷却点和LT_(50)明显降低,低温存活率显著提高,越冬期间始红蝽可通过调整体内抗逆物质含量以增强虫体耐寒能力。     

昆虫病原微生物对其寄主行为的调控作用研究进展

昆虫病原微生物是调控昆虫种群数量动态的重要因子,其作为生物防治害虫的重要手段被广泛应用。昆虫病原物往往通过调控其寄主行为来提高自身的适应性,而有些寄主行为的改变却是其应对病原物侵染的免疫反应。发烧行为被证明可抑制病原增殖并延长寄主死亡;取食行为变化影响病原物或寄主的适应性;繁殖行为主要表现在产卵力、交配行为和性信息素等方面的变化;社会性行为改变对整个社会群体的适应性或病原物传播有影响;病原物所引起的寄主防卫和群集能力下降被认为对病原传播不利;病虫趋光和趋地行为、顶峰行为和活体寄主传病行为等被认为是病原物操纵的有利于病原微生物扩散和传播的行为。明确昆虫病原物调控其寄主行为的策略和机制对于寻找到新的害虫防治方法有指导意义。     

气候变暖背景下新疆和中哈边境亚洲飞蝗适生区预测及变化

亚洲飞蝗Locusta migratoria migratoria是中国新疆与哈萨克斯坦边境区域重要害虫之一,具迁飞性且繁殖能力强,对农牧业经济造成巨大伤害。本文以亚洲飞蝗为研究对象,根据其发生区和相关生物学特性,利用CLIMEX 4.0.2和ArcGIS 10.2相结合,预测其在新疆和中哈边境区域亚洲飞蝗的潜在地理分布。亚洲飞蝗的适生区在新疆境内集中分布在北疆（42.69~48.29°N）,包括伊犁、博尔塔拉中部、塔城西北部及南部、阿勒泰西部、昌吉和乌鲁木齐南部地区;哈萨克斯坦境内主要分布在北纬47.03~51.65°N区域,包括东哈萨克斯坦州北部、阿拉木图州东南部境内的湖泊及河流沿岸地区,这与亚洲飞蝗的现有分布点和历史发生记录吻合。未来气候变暖情景下,亚洲飞蝗在中哈边境新疆境内的适生区逐渐扩大,其中在阿勒泰、伊犁、昌吉及乌鲁木齐的高度适生区面积增加,哈密开始出现高度适生区;在哈萨克斯坦边境区域的适生区略有增加,其中东哈萨克斯坦州地区高度适生区面积减少明显。研究结果对区域内亚洲飞蝗的预测预报和综合防控具有重要意义。     

始红蝽呼吸代谢的季节变化及对温度的适应性

为阐明始红蝽呼吸代谢的季节变化规律,探讨其对温度适应的呼吸代谢策略,运用多通道昆虫呼吸仪逐月测定始红蝽自然种群的O_2吸收率、CO_2释放率、代谢率和呼吸商。基于预实验获得始红蝽完成一次完整的呼吸代谢活动的时间为90 s,故每90 s记录1次数据。结果表明,始红蝽的呼吸代谢存在明显的季节变化。冬季种群(12—2月)呼吸代谢水平最弱,O_2吸收率、CO_2释放率和代谢率的平均值依次为(3.16±1.02)×10~(-5)mL/min、(2.09±0.78)×10~(-5)m L/min、(0.11±0.08)×10-3mLg~(-1)min~(-1);春季种群(3—5月)呼吸代谢水平迅速增加,夏季种群(6—8月)呼吸代谢水平最高,O_2吸收率、CO_2释放率和代谢率的平均值分别为(33.68±2.68)×10~(-5)mL/min、(36.00±3.07)×10~(-5)m L/min、(18.16±0.83)×10-3m Lg~(-1)min~(-1);秋季种群的呼吸代谢水平开始减弱并持续到冬季。始红蝽O_2吸收率、CO_2释放率和代谢率的值与栖息地的地表温度成正相关(r_1=0.914,r_2=0.909,r_3=0.836);春、夏、秋3个季节始红蝽以糖类物质作为呼吸代谢消耗的底物,冬季则消耗脂类物质。研究得出,随季节温度变化,始红蝽不仅能够调节呼吸代谢水平的强弱以提高自身对温度的适应能力,还可通过调整呼吸代谢消耗的底物类型以最大程度降低消耗,这对维持始红蝽种群数量和扩大其地理分布具有重要的生态学意义。     

不同来源飞蝗后肠微生物群落高通量测序分析

对来源于田间与室内飞蝗种群肠道细菌群落的454高通量测序(HTS)结果进行了分析,共分析鉴定出OTU(operational taxonomic unit)66个,其中室内飞蝗种群41个,田间飞蝗53个。全部OTU归属于6个门,9个纲,11个目,14个科,20个属。室内种群共含有12个属,其中优势类群为乳球菌属(Lactococcus)和拉乌尔菌属(Raoultella),分别占总种群的13.3%和36.1%。田间飞蝗鉴定出14个属,优势类群为芽胞杆菌属(Bacillus),占总种群的18.8%。田间飞蝗后肠菌落的Ace、Chao和Shannon指数均高于室内种群,而Simpson指标呈相反结果。研究表明来源于田间的飞蝗肠道细菌群落的丰富度和多样性均高于室内饲养的种群。分析结果为今后开展不同来源飞蝗肠道微生物资源研究提供依据。     

新疆地区绿僵菌菌株筛选及抗逆性研究

本文对新疆地区土壤中分离得到的17株绿僵菌Metarhizium菌株以东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis为供试昆虫进行毒力测定,筛选获得高毒力菌株,并对筛选后的高毒力绿僵菌菌株进行耐短时高温能力、抗紫外线能力和耐干旱能力的测试,分析高毒力绿僵菌菌株的抗逆性,以期获得致病力高且抗逆性好的菌株,为下一步绿僵菌生物农药的开发提供依据。研究发现,M1-17、M1-13、M1-09、M1-16、M1-05五株菌株为对东亚飞蝗高致病力的菌株,平均僵虫率在80.00%~96.67%之间,LT50在2.92~3.65之间。对高温的抗性效果较好的菌株为M1-17和M1-05;对紫外线的抗性效果较好的菌株为M1-17和M1-16;而菌株M1-09、M1-17和M1-16抗旱能力较好。菌株M1-17较其它菌株具有更好的抗逆性,具有很好的开发利用价值。