松树蜂与其共生真菌的互利共生关系

松树蜂Sirex noctilio Fabricius是一种重要的国际林业检疫性害虫,主要危害针叶树,原产欧亚大陆和北非。近100多年来,先后入侵大洋洲(新西兰和澳大利亚)、南美洲(乌拉圭、阿根廷、巴西和智利)、北美洲(加拿大和美国),以及南非。2013年8月,在中国黑龙江省内首次发现松树蜂,目前发现其主要危害樟子松。松树蜂能与一种淀粉韧革菌属Amylostereum的真菌Amylostereum areolatum(Fr.)Boidin形成严格的互利共生关系,该虫除直接钻蛀树木外,还能通过产卵行为将自身毒素腺体分泌的毒素和体内共生真菌随同虫卵一起注入寄主树木体内,形成"虫-毒-菌"3个致害因子相互协作的特殊危害方式,加速树势的衰弱并造成寄主树木死亡。本文就国内外松树蜂与其共生菌互利共生关系的研究进行了综述,分别从结构与功能的层次上对其互利共生关系进行了梳理和总结,重点阐释了松树蜂与共生菌的营养共生关系,松树蜂携带传播共生菌的机制,共生菌的种群遗传学以及松树蜂毒素和共生菌在危害寄主树木时的协同关系等。以期为开展关于松树蜂的专项研究提供一些合理的建议,同时为积极有效地防控该害虫提供科学依据。     

适合三种鳞翅目昆虫的一种人工饲料配方

【目的】昆虫的人工饲养是昆虫学研究和害虫防治技术研究的重要基础,开发一种适用于多种昆虫的人工饲料将大大减少昆虫饲养的成本,提高工作效率。【方法】本研究以美国白蛾Hyphantria cunea(Drury)为初试昆虫,通过两次正交试验开发出一种适合饲养美国白蛾、斜纹夜蛾Prodenia litura(Fabricius)和舞毒蛾Lymantria dispar(L.)3种多食性昆虫的人工饲料配方。【结果】该配方的成分和比例为:麦胚(12%)、蔗糖(2%)、酪蛋白(4.5%)、琼脂(1.5%)、氯化胆碱(0.05%)、韦氏盐(1.0%)、山梨酸(0.4%)、对羟基苯甲酸(0.25%)、抗坏血酸(0.5%)、范氏维生素B(0.003%)、胆固醇(0.1%)和肌醇(0.035%)。【结论】该配方饲养3种昆虫在幼虫历期、蛹重、成蛹率和羽化率等各项指标均表现优良。本研究的试验方法和配方将会为其他多食性昆虫人工饲料的开发提供借鉴。     

全球外来入侵生物与植物有害生物数据库的比较评价

【目的】为了明确全球生物安全与植物保护领域内数据库建设进展和我国数据库的建设成效,对全球重要的外来入侵生物与植物有害生物数据库进行分类介绍和比较评价研究。【方法】根据数据库收录物种的地理范围、类群及数据库特色功能,对数据库进行分类。对重要数据库的主要功能进行简要介绍,设立多指标评价体系将我国数据库与国际优质数据库进行比较,分析我国数据库亟待提升的关键功能。【结果】数据库分类研究将其划分为全球型、区域型、国家型、地区型、特定生物类群型等类别。数据库比较评价研究说明我国现有的数据库在支撑我国外来入侵生物检测监测和进出境植物检疫执法等方面起到了重要作用,但与世界一流数据库相比仍存在一定差距,其主要体现在数据质量有待提升、对现有数据挖掘不足、科普功能较弱等方面。【结论】建议各部门以更大力度支持我国相关数据库的建设、长期维护、优化整合与国际推广工作。建议完善国内现有数据库的数据和功能,提高其实用性和易用性,为相关科研工作提供有力支撑,并为科学普及、公众参与和公众科学的发展创造有利条件。     

没食子酸对美国白蛾幼虫营养效应及解毒酶活性的影响

美国白蛾是我国重大外来入侵害虫,寄主范围十分广泛。酚类物质是最广泛的植物次生代谢物之一,在植物抵御昆虫取食的化学防御中具有重要作用。本研究通过人工饲料添加没食子酸的方法,探究不同浓度的没食子酸对美国白蛾幼虫的营养效应及解毒酶和乙酰胆碱酯酶活性的影响。结果表明,各浓度(1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%)没食子酸对美国白蛾4龄幼虫的近似消化率、食物利用率、相对取食量和相对生长率均具有显著影响(P<0.05),近似消化率和相对取食量不同程度下降,食物利用率和相对生长率则不同程度上升。不同浓度的没食子酸处理对美国白蛾幼虫的乙酰胆碱酯酶、羧酸酯酶、谷胱甘肽S-转移酶和细胞色素P450的活性均具有显著影响(P<0.05)。1.0%没食子酸作用时间不同,美国白蛾4龄幼虫的乙酰胆碱酯酶、羧酸酯酶、谷胱甘肽S-转移酶和细胞色素P450的活性差异显著(P<0.05)。没食子酸能够始终诱导细胞色素P450的活性,而羧酸酯酶的活性却受到抑制。不同浓度的没食子酸对乙酰胆碱酯酶作用总体上不明显,但较低浓度时(1.0%)对乙酰胆碱酯酶活性却随处理时间延长而抑制作用加强。较低浓度(1.0%~1.5%)的没食子酸对谷胱甘肽S-转移酶的活性有一定诱导作用,但随着没食子酸浓度提高谷胱甘肽S-转移酶的活性却受到一定程度的抑制。没食子酸能抑制美国白蛾幼虫的取食,并且对解毒酶和乙酰胆碱酯酶的活性表现出一定的时间效应和剂量效应,表明美国白蛾幼虫可能通过调节食物利用和解毒代谢等多种途径降低没食子酸的毒害作用,从而对含没食子酸的寄主植物产生适应。     

海南主要林业有害生物风险评估信息系统的开发

近年来,海南林业有害生物危害变化加剧。为了系统掌握海南省主要林业有害生物的危害程度和扩散范围,构建海南省主要林业有害生物风险评估信息系统,本文基于阿里云的在线ECS服务,利用PHP+MySQL技术进行系统开发,同时基于Nginx,进行系统动态部署,实现了系统的前台浏览查询,后台动态对系统维护和风险系数计算发布等功能。系统在"全国林业检疫性有害生物名单"、"全国林业危险性有害生物名单"的基础上,根据近年来海南省林业有害生物发生危害情况普查成果,补充了海南主要林业有害生物名单,建立了各有害生物的信息数据库和风险分析数据库,包括海南省主要林业有害生物的分布与管理现状、扩散蔓延可能性分析(寄主植物及其分布、适生性分析和传播渠道)、天敌分布及制约能力和对经济和非经济方面影响、检疫和监测、定量评估等方面。系统为海南省主要林业有害生物监测预警和危害等级的确定提供了科学依据。     

云杉腐烂病菌Cytospora piceae全基因组测序及比较基因组分析

【目的】壳囊孢属(Cytospora)真菌引起的林木腐烂病和枝枯病,是一类重要的、分布广泛的枝干病害,可引起重大经济损失和生态破坏。通过全基因组测序和比较基因组学分析,探究不同腐烂病菌的全基因组特征,分析其与寄主选择和致病性相关的基因或基因家族的差异性,将有助于进一步揭示腐烂病菌与寄主互作的分子机制,为腐烂病的有效防治提供基础资料。【方法】采用PacBio测序技术对云杉腐烂病菌Cytosporapiceae进行了全基因组测序和组装,并通过比较基因组学方法,从基因组水平探究引起腐烂病的4种腐烂病菌的基因组的差异,分析其共有的和特有的与致病相关的基因家族。【结果】C. piceae基因组大小为39.25 Mb,GC含量为51.79%。基于单拷贝直系同源基因构建的系统发育树显示,C. piceae与Cytospora chrysosperma的进化关系相近,Valsamali和Valsapyri则更相近。比较基因组学分析表明,4种腐烂病菌均具有重复诱导的点突变(RIP)活性,其中,C. piceae的RIP活性最强。与其他3种腐烂病菌相似,与木质素降解相关的AA3和AA7家族在C. piceae中显著扩张,但木质素降解关键酶AA5家族均缺失;C. piceae和C. chrysosperma基因组中果胶降解关键酶GH28和CE8家族基因的数量与V. mali和V. pyri相近。4种腐烂病菌都含有较多数量的MFS(major facilitator superfamily)超家族转运蛋白和较少的ABC(ATP-binding cassette transporter)超家族转运蛋白,但C. piceae含有更多DHA2、PDR和MDR类转运蛋白。4种腐烂病菌的分泌蛋白的GO分类分子功能主要集中在水解酶活性,其中V. mali含有最多数量的该类别基因;而生物学过程则集中在碳水化合物代谢过程、果胶分解过程和氧化还原过程。在次生代谢核心基因中,C.piceae的PKS基因明显少于V.mali和V.pyri;在C.piceae含有的4个特异性次生代谢基因中,3个为NRPS基因。【结论】4种腐烂病菌含有的碳水化合物活性酶的种类和数量相似,且都具有较强的果胶降解能力。不同腐烂病菌的膜转运蛋白中多药转运体的选择性扩增,以及次生代谢核心基因中NRPS类基因的特异性存在和缺失,表明它们作为重要的致病因子很可能在腐烂病菌寄主选择中发挥了重要的作用。     

基于沟眶象属两近缘种不同虫态转录组的气味受体基因鉴定及表达分析

【目的】基于沟眶象属Eucryptorrhynchus两近缘种沟眶象E. scrobiculatus和臭椿沟眶象E. brandti不同虫态的转录组数据进行气味受体(odorant receptor, OR)基因的鉴定及表达特征分析,补充两种象甲的气味受体信息,为之后的功能研究提供理论依据。【方法】从沟眶象(幼虫、蛹和成虫)和臭椿沟眶象(卵、幼虫、蛹和成虫)不同虫态转录组数据库中筛选OR基因序列;基于两种象甲触角转录组数据,对两种象甲筛选得到的ORs进行种间和种内的序列比对;利用最大似然法对两种象甲新鉴定的ORs进行系统发育分析;根据两种象甲不同虫态转录组数据中OR基因的FPKM(fragments per kilobase per million mapped fragments)值对新鉴定的OR基因进行表达丰度分析;利用qPCR检测新鉴定的OR基因在沟眶象和臭椿沟眶象不同发育阶段和成虫不同组织中的表达谱。【结果】从沟眶象和臭椿沟眶象不同虫态转录组数据库中分别鉴定出6和4个OR基因,都具有完整的开放阅读框。根据与触角转录组数据的序列比对结果,从沟眶象和臭椿沟眶象分别新鉴定出4个(EscrOR50-53)和2个(EbraOR46-47)OR基因;在两象甲种间发现了一对可能的同源基因EscrOR53和EbraOR45。系统发育树显示,6个新鉴定的OR蛋白分属于鞘翅目OR亚家族2B和7。结合不同虫态转录组的FPKM数据及qPCR检测的时空表达谱得知,沟眶象3个和臭椿沟眶象2个新鉴定到的OR基因均在成虫的非嗅觉组织中高表达,且在卵、幼虫或蛹期也有表达。【结论】本研究明确了沟眶象和臭椿沟眶象不同虫态转录组中的气味受体基因及其时空表达谱,并且发现两种象甲的生殖器官中可能存在非嗅觉的功能性的ORs,提示其可能在发育的早期阶段就已发挥功能。     

合欢吉丁Agrilus subrobustus Saunders的学名厘定及危害特性

【目的】本文对危害合欢Albizia julibrissin Durazz的钻蛀性害虫合欢吉丁Agrilus subrobustus Saunders各虫态形态特征及危害特性进行了研究与描述,深入探索其虫道三维结构,以期为合欢吉丁的发生监测及防治提供依据。【方法】查阅相关文献,记述整理了合欢吉丁学名的变化过程,详细地观察并描述了剖腹卵、幼虫、蛹、成虫的形态特征;首次研究总结其坑道系统的各指标特点:虫口密度、坑道长宽、侵入孔特征、蛹室特征、羽化孔特征等,明确了完整虫道的发生发展规律;基于坑道拍照、各向量指标测量,对坑道进行科学手绘,使用Autodesk Maya软件完成合欢吉丁完整虫道的三维重建。【结果】合欢吉丁幼虫细长、乳白色,蛹为裸蛹。成虫铜绿色具金属光泽,观察对比其前胸背板长宽比、盘区和肩前隆脊形态,前胸腹板突形状,鞘翅柔毛分布位置,阳茎形态等特征,结合文献,明确其学名为Agrilus subrobustus Saunders。合欢吉丁主要危害树干韧皮部及木质部,具向阳性;在树皮下钻蛀坑道,侵入孔圆形,不超过1 mm;蛹室米粒状,多位于木质部,少数位于韧皮部;羽化孔"D"型;坑道形状具有规律性,可分为3种:"Z"字型及其变型,密集上下迂回型,椭圆或近半圆型坑道。【结论】基于形态特征的详细描述、学名厘定,有利于合欢吉丁的鉴定及学名的正确使用;完整虫道的复原便于在非成虫期结合寄主种类鉴定害虫种类、评估虫口密度和危害程度,为合欢吉丁的监测提供了具体的判别方法,为化学防治、生物防治等提供参考与技术支持。     

yhcZ基因在苏云金芽胞杆菌生长中的功能研究

在枯草芽胞杆菌和蜡样芽胞杆菌中,yhcZ基因和yhcY基因组成双组分系统调控细菌生长,但yhcZ基因在苏云金芽胞杆菌中发挥的生物学功能尚未明确。本研究通过基因功能注释、上下游基因排列分析和氨基酸序列比对,证实苏云金芽胞杆菌库斯塔克亚种HD73中HD73_5824基因为yhcZ基因,推测其与HD73_5825基因(yhcY基因)共同组成双组份系统调控细菌生长。利用同源重组技术敲除HD73菌株中的yhcZ基因获得缺失突变体HD (ΔyhcZ),其在LB和SSM培养基中生长均慢于野生型HD73,而互补菌株HD(ΔyhcZ::yhcZ)菌株则能够部分恢复生长,表明yhcZ基因的缺失影响了该菌株细胞的生长。在以0.4%葡萄糖为唯一碳源的M9培养基中,HD (ΔyhcZ)生长速度快于HD73,表明yhcZ基因在该菌株吸收利用葡萄糖的过程中发挥重要作用。Biolog实验显示HD (ΔyhcZ)的单孔颜色变化率低于HD73,且对D/L-丝氨酸、甲酸、D-葡糖酸、L-组胺,D-乳酸甲酯以及柠檬酸等的吸收利用能力低于HD73,表明yhcZ基因能显著影响HD73菌株对碳源的利用。同时,HD(ΔyhcZ)对8% NaCl的耐受能力弱于HD73,表明该基因可能参与细菌细胞应力响应相关基因的表达与调控。以上结果表明yhcZ基因在HD73菌株生长过程中对葡萄糖及其他碳源的利用具有重要的促进作用。本研究结果为解析yhcZ基因调控葡萄糖及碳源利用的分子机制奠定基础,且为进一步研究细菌生长及发酵提供参考。