H2S作为植物个体间交流的气体信号分子

植物遭受到昆虫取食、创伤及非生物胁迫时,会向环境中释放多种挥发性物质,直接或间接地帮助受胁迫植株抵抗伤害。同时,这些挥发性物质向附近的健康植株传递信息,以应对可能到来的侵害。硫化氢(H2S)作为细胞内气体信号分子提高植物对多种胁迫的抗性已有报道,本论文对H2S是否作为植物个体间传递信息的信号分子进行了研究。结果表明:40%PEG8000处理可以使谷子、白菜、番茄和拟南芥Col-0植株所在环境空气中H2S含量升高;谷子和拟南芥Col-0植株经PEG8000处理后,可以使邻近的非胁迫植株叶片的H2S含量升高和H2S响应基因表达变化,并诱导非胁迫植株气孔关闭;而拟南芥内源H2S产生酶基因LCD和DES1双基因突变体lcd/des1经PEG8000处理,不能引起空气中和邻近植物的H2S含量升高,不能诱导邻近植株气孔关闭。本论文表明,H2S可以作为植物个体间的信息传递分子;即受胁迫植物通过向周围环境中释放H2S,向邻近植株提供胁迫预警信息,可能对种群的生存有重要意义。     

茶树诱导抗虫性的研究进展

为了抵御植食性昆虫的为害,植物在进化过程中形成了包括组成抗性和诱导抗性在内的复杂防御体系。在通过受体识别茶树害虫为害后,茶树会启动早期信号事件,继而激活茉莉酸、水杨酸、乙烯和赤霉素等植物激素信号通路,从而引起次生代谢物的积累,最终对害虫产生直接和间接抗性。基于近年来茶树害虫为害诱导的茶树防御反应及其相关调控机理的研究进展,本文归纳了主要茶树害虫为害诱导茶树释放的挥发物种类、生态功能及其在害虫绿色防控中的应用,概述了参与调控茶树诱导抗虫性的重要防御信号网络,重点阐述了茶树茉莉酸信号转导通路的研究进展,并指出了未来的研究方向。已明确,茶尺蠖Ectropis obliqua、小贯松村叶蝉Matsumurasca onukii和茶丽纹象甲Myllocerinus aurolineatus为害可诱导茶树释放17种相同的挥发物,但3种害虫分别能特异地诱导茶树释放8种、3种和2种挥发物。在上述挥发物中,已发现5种、1种和6种挥发物分别对以上3种害虫具有引诱活性,2种和1种挥发物分别对前两种害虫具有驱避效果,进而筛选出这3种害虫的引诱剂和小贯松村叶蝉的驱避剂。研究已表明JA通路和SA通路参与了茶树对多种害虫的防御应答,其中JA通路发挥核心作用,同时植物生长素、脱落酸和赤霉素等多种植物激素也参与了茶树诱导防御反应。迄今为止,很多茉莉酸生物合成和调控相关基因得到了克隆和鉴定,在明确其在茶树抗虫防御反应中发挥重要作用的基础上,我们揭示了茉莉酸通路正调控茶树对害虫的直接与间接抗性。今后除进一步深入解析茶树害虫诱导的茶树防御反应分子机理之外,还可从茶树诱导抗虫性的利用等方面展开深入研究。本文将为深入研究茶树诱导抗虫性的分子机理和进一步利用茶树诱导抗虫性开发害虫绿色防控技术提供参考。     

槐绿虎天牛对葡萄和杏11种挥发物的EAG及行为反应

【目的】为了研究槐绿虎天牛Chlorophorus diadema(Motschulsky)成虫对寄主植物葡萄6种挥发物和非寄主杏5种挥发物的引诱活性。【方法】通过触角电位(EAG)和嗅觉行为测定,分析槐绿虎天牛对11种挥发物单组分和其19种组合配方的EAG和行为反应。【结果】结果显示对槐绿虎天牛具引诱活性有10种单组分和12种组合配方,EAG反应结果中,各组分反应强弱依次为:N(非寄主配方)、M(非寄主配方)、B(寄主配方)、O(非寄主配方)、反式-2-己烯-1-醇、K(非寄主配方)、反-2-己烯醛、亚油酸甲酯、A(寄主配方)、D(寄主配方)、J(非寄主配方)、丁酸丁酯、1-戊烯-3-醇、R-柠檬烯、S-柠檬烯、3-蒈烯、异戊醇、4-甲基-1-戊醇、E(寄主配方)、F(寄主配方);行为测定结果中,相对选择率在30%以上的组分是:J(非寄主配方)、F(寄主配方)、A(寄主配方)、反式-2-己烯-1-醇、反-2-己烯醛、R-柠檬烯、D(寄主配方)、N(非寄主配方)、E(寄主配方)、B(寄主配方),其它组分1-戊烯-3-醇、异戊醇、4-甲基-1-戊醇、K(非寄主配方)、亚油酸甲酯、3-蒈烯、M(非寄主配方)、丁酸丁酯、S-柠檬烯则次之。因此引诱性好的组分依次为:N(非寄主配方)、A(寄主配方)、D(寄主配方)、J(非寄主配方)、F(寄主配方)、反式-2-己烯-1-醇、反-2-己烯醛、R-柠檬烯。【结论】(1)寄主植物挥发物引诱活性不都是绝对地高于非寄主植物挥发物;(2)含有某种化合物成分的组合配方的引诱活性有时低于单一组分;(3)总体来看组合配方引诱活性高于单一组分。本研究为槐绿虎天牛植物源引诱剂的研发提供了重要的理论依据。     

葎草挥发性物质化感作用及其化感物质的分析研究

以小麦、生菜、萝卜、黄瓜4种作物为受体,检测了葎草[Humulus scandens（Lour.）Merr]挥发性物质的化感潜势,并采用气相色谱-质谱联用仪对其化感物质进行了初步鉴定.结果表明：新鲜葎草茎叶在密闭系统中释放的挥发性物质对4种受试植物幼苗的生长有极显著的抑制作用（P＜0.01）;用石油醚提取风干葎草茎叶,得到的挥发性物质在密闭系统中对4种受试植物幼苗的生长也具有极显著的抑制作用（P＜0.01）;提取物在2、5、10、20、40、100、200mg/mL等7个不同浓度下,对受试植物生长和种子萌发表现为＂低促高抑＂的化感潜势,且随提取液浓度增大抑制作用增强;GC-MS鉴定出26种有机化合物,主要包括脂肪酸、甾体、萜类及其含氧化合物,均属前人研究较多的生物活性物质.这些结论为利用野生葎草资源挥发物开发新型除草剂等提供依据.     

云斑白条天牛对核桃、桉树的趋向性和EAG反应

云斑白条天牛Batocera lineaolata严重危害核桃树和桉树,是一种寄主范围较广的蛀干害虫。本研究通过弄清云斑白条天牛对核桃和桉树两种寄主树种挥发物的行为反应差异,为利用信息素监测和防治云斑白条天牛提供理论依据。本研究采用触角电位(EAG)反应和"Y"型嗅觉仪技术测定了云斑白条天牛对寄主核桃和桉树各部位挥发物的趋向性和EAG反应。结果表明:核桃种群的云斑白条天牛成虫对核桃树皮、叶片和嫰枝挥发物的趋向率均高于桉树相应部位挥发物的趋向率。雌性天牛交尾后对核桃树皮的选择性显著高于交尾前对核桃树皮的选择性;相反,雄性天牛交尾后对核桃树皮的选择性显著低于交尾前对核桃树皮的选择性。核桃种群云斑白条天牛成虫对核桃和桉树的树皮、嫰枝和叶片的挥发物均有较强的EAG反应;其中,雌性天牛对核桃树皮挥发物的EAG反应值显著高于雄虫的EAG反应值;未交尾雄虫对桉树嫰枝挥发物的EAG反应值显著高于核桃嫰枝的EAG反应值。可见,来源于核桃种群的云斑白条天牛更趋向于选择核桃,性别和交尾与否对其趋向性和EAG反应也存在一定影响。     

桃蛀螟气味结合蛋白CpunOBP3和CpunOBP4的基因克隆、原核表达及配体结合特性分析

【目的】本研究旨在明确气味结合蛋白(odorant binding proteins, OBPs)在桃蛀螟Conogethespunctiferalis化学感受过程中的生理功能,为以OBPs蛋白为防治靶标的桃蛀螟绿色防控提供理论依据。【方法】基于前期桃蛀螟触角转录组测序数据,利用PCR技术从桃蛀螟触角中获得桃蛀螟气味结合蛋白基因CpunOBP3和CpunOBP4的cDNA序列,采用生物信息学软件分析其核苷酸和氨基酸序列;构建重组表达载体pET-30a/CpunOBP3和pET-30a/CpunOBP4,原核表达并纯化获得重组目的蛋白CpunOBP3和CpunOBP4;最后利用荧光竞争结合实验测定了重组蛋白CpunOBP3和CpunOBP4对24种配体的结合能力。【结果】克隆获得桃蛀螟气味结合蛋白基因CpunOBP3(GenBank登录号: GEDO010000010.1),开放阅读框全长387 bp,编码128个氨基酸,预测分子量大小为14.72 kD;CpunOBP4(GenBank登录号: GEDO010000011.1)开放阅读框全长438 bp,编码145个氨基酸,去除信号肽的CpunOBP4蛋白预测分子量大小为12.82 kD。CpunOBP3和CpunOBP4均具有OBPs的典型特征,即含有6个保守的半胱氨酸残基。CpunOBP3和CpunOBP4重组蛋白均以包涵体形式存在。荧光竞争结合实验发现,CpunOBP3重组蛋白能与测试的7种植物挥发物有效结合,尤其与3-蒈烯的结合能力最强,解离常数K_i值为10.33 μmol/L,但不能与测试的2种桃蛀螟性信息素有效结合;而CpunOBP4重组蛋白既可以与测试的2种性信息素(顺-10-十六碳烯醛和十六醛)结合(解离常数K_i值分别为14.65 μmol/L和7.83 μmol/L),又可以与测试的8种植物挥发物有效结合,尤其与丁酸乙酯的结合能力最强,解离常数K_i值为4.32 μmol/L。【结论】根据这些结果,我们推测CpunOBP3主要在桃蛀螟寄主定位与寄主转移过程中发挥重要作用,而CpunOBP4在桃蛀螟识别性信息素和寄主植物挥发物过程中发挥双重作用。研究结果为利用干扰桃蛀螟嗅觉感受从而调控其发生与危害提供了理论依据。     

微生物对昆虫行为的影响研究进展

在漫长的进化过程中,微生物与昆虫形成了多种形式的互作关系。微生物的广泛分布为与昆虫接触并影响昆虫的行为提供了背景条件。为了深入探究微生物影响昆虫行为的现象和机制,本文综述了微生物影响昆虫行为方面的研究进展。微生物通过产生可被昆虫识别的化学信号物质、参与昆虫或寄主植物信息化合物的合成等方式可影响昆虫对其寄主的定位和选择。在对昆虫种内和种间关系的研究中也发现微生物起着非常重要的作用。通过改变昆虫性信息素等方式,微生物还能影响到昆虫的繁殖行为;除此之外,微生物合成或参与合成的信息化合物还可以影响昆虫的社会性和聚集等行为。根据当前对微生物影响昆虫行为方面的研究现状,我们建议可进一步研究：(1)微生物影响昆虫行为的过程中,影响昆虫行为的信息化合物是如何产生的？(2)微生物在影响昆虫行为的过程中是否涉及更多的物种间互作？(3)对于一些在特定时期可影响昆虫行为的共生微生物来说,宿主昆虫是如何获得并维持这些微生物的？     

蚜虫雄蚜与雌性母对性信息素及植物挥发物的田间反应

田间观察了桃蚜Myzus persicae (Sulzer)、绣线菊蚜Aphis spiraecola Patch 、山楂圆疣蚜Ovatus crataegarius (Walker)等3种蚜虫对性信息素[(4aS,7S,7aR)-荆芥内酯和 (1R,4aS,7S,7aR)-荆芥醇]的反应,并且调查了性信息素与植物挥发物对桃蚜的田间引诱活性的相互作用.在有冬寄主或夏寄主植物的田中,性信息素诱捕器诱捕到桃蚜雄蚜与雌性母的数量显著多于对照诱捕器的诱捕数;但在非寄主植物的田中,却引诱不到桃蚜.苯甲醛(冬寄主植物桃树Prunus persica的主要挥发物组分之一)能够增强桃蚜雄蚜的引诱作用.绣线菊蚜雄蚜和雌性母对植物中提取的荆芥内酯有反应,而山楂圆疣蚜雄蚜和雌性母对植物中提取的和人工合成的荆芥内酯都没有反应,但对荆芥醇有反应.并且在荆芥醇中添加荆芥内酯之后对山楂圆疣蚜雄蚜引诱活性显著提高.还讨论了雌性蚜产生化合物被雄蚜作为性信息素、被雌性母作为聚集信息素以及性信息素与寄主植物挥发物的相互作用.     

甜菜夜蛾对不同寄主植物的产卵和取食选择

为了探讨甜菜夜蛾Spodoptera exigua对不同寄主植物的产卵选择及成虫产卵选择与幼虫取食选择间的关联度, 本研究选取玉米、豇豆、甘蓝、黄瓜、棉花、辣椒和番茄7种植物进行了选择性和非选择性实验研究, 并采用Y型嗅觉仪测定了成虫对其中3种寄主植物及其挥发物抽提物的趋性。结果表明：在田间非选择性实验中, 甜菜夜蛾在不同寄主植物上的落卵量依次为：玉米>辣椒>棉花>黄瓜、豇豆、番茄>甘蓝。Y型嗅觉仪的行为测定表明, 雌成虫对玉米及其挥发物抽提物的趋性最强, 黄瓜次之, 对甘蓝的趋性最弱, 这与雌虫的产卵选择性一致。不同龄期甜菜夜蛾幼虫对寄主植物的取食选择性有所不同, 且随观测时间的延长有所改变;低龄幼虫对豇豆、玉米和黄瓜的选择性较强, 对甘蓝、番茄、辣椒和棉花的取食选择性则较弱, 高龄幼虫对辣椒也具有较强的选择性;5龄幼虫对寄主植物的选择性不如低龄幼虫明显。结果显示, 甜菜夜蛾对不同寄主植物的产卵选择性显著不同, 植物抽提物在雌成虫的产卵选择中具有重要作用, 甜菜夜蛾对寄主植物的产卵选择性和幼虫取食选择性并不一致。     

烟草挥发物对2近缘种夜蛾产卵行为的影响及其成分分析

寡食性烟夜蛾Helicoverpa assulta (Guenée)和广食性棉铃虫H.armigera (Hübner)是铃夜蛾属2近缘种,烟草是其共同寄主.室内实验测定了1个普通烟草品种和4个黄花烟草品种叶片挥发物对二者电生理和行为反应的影响.结果表明,烟夜蛾处女雌蛾和交配雌蛾对4个黄花烟草品种叶片挥发物的EAG反应均显著高于普通烟草,而棉铃虫对普通烟草叶片挥发物的反应显著高于黄花烟草;二者的行为反应与EAG测试结果相似,黄花烟草叶片挥发物对烟夜蛾有较强的引诱作用,棉铃虫对普通烟草叶片挥发物有较强趋性;两种夜蛾雄蛾对这些挥发物的EAG和行为反应均没有雌蛾强烈,性别差异显著;GC-MS分析表明,与K326相比,马合烟叶片挥发物中尼古丁的相对含量高(76.91%),绿叶气味种类多但芳香族化合物种类少,挥发物种类和含量的不同是否与两种夜蛾产卵趋性差异相关,有待进一步研究.