新一代生物防治及其在天敌瓢虫中的研究进展

生物防治是一种利用自然天敌控制有害生物的手段.当前生物防治的发展面临着使用成本高和效果不稳定的两大难题.这要求我们更精准地选育和释放天敌.随着测序技术的进步,学界提出了新一代生物防治(Next Generation Biological Control),旨在利用遗传学和基因组学来认识天敌昆虫种下水平的多样性和变异规律,以此优化天敌昆虫的选育和释放效果评估.天敌瓢虫是生物防治的重要成员,但它们使用风险大、商品资源少,而新一代生物防治有望提升它们的使用效果.本文介绍新一代生物防治的提出过程和具体内容,以及近几年来该领域在天敌瓢虫中的研究案例,讨论新一代生物防治在我国国情下的发展方向.     

芳樟醇对灰葡萄孢生长的影响及对番茄灰霉病的防控效果

通过平板抑菌试验和孢子萌发试验研究了芳樟醇对灰葡萄孢的生长抑制作用,并通过盆栽试验进一步验证了芳樟醇对番茄灰霉病的防控效果。结果表明: 芳樟醇能够显著抑制灰葡萄孢菌丝的生长,半最大效应浓度(EC₅₀)值为0.581 mL·L^-1。孢子萌发试验中,芳樟醇能够有效抑制灰葡萄孢孢子的萌发,并表现出浓度依赖性。芳樟醇处理提高了灰葡萄孢菌菌丝体的相对电导率和丙二醛(MDA)含量,说明芳樟醇可引起氧化损伤效应导致灰葡萄孢菌的膜系统被破坏;芳樟醇处理后灰葡萄孢菌中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性较对照组分别下降了27.4%、68.9%和26.0%,说明芳樟醇抑制了灰葡萄孢菌体内的抗氧化系统。盆栽试验结果显示,芳樟醇处理的病斑直径较对照组显著降低;番茄叶片中的SOD、CAT、POD、多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶活性均显著高于对照组;而MDA含量下降了41.5%,说明芳樟醇可减轻灰葡萄孢菌对番茄植株造成的氧化损伤以提高植物抗病性。综上,芳樟醇对灰葡萄孢的生长有显著抑制作用并对番茄灰霉病有较好的防治效果,研究结果可为开发新型植物源抑菌剂防控番茄灰霉病提供理论依据。     

饲养瓢虫的替代食物:利用地中海粉螟卵与油菜花粉连续多代饲喂稻红瓢虫

稻红瓢虫Micraspis discolor(Fabricius)是稻田害虫捕食性天敌优势种之一,捕食包括蓟马、稻蚜、叶蝉、飞虱Delphacidae、鳞翅目幼虫和卵等多种水稻害虫,对褐飞虱Nilaparvata lugens有控制作用.为了筛选出稻红瓢虫系统化饲养适宜的替代食物,本研究利用地中海粉螟Ephestia kuehniella Zeller卵和油菜花粉分别连续4代饲养稻红瓢虫,分析各代不同食物处理后幼虫各龄的历期、死亡率、雌性比、雌雄体重间的差异,同时也对比了两种处理F2代间雌虫的繁殖力及雌雄成虫的寿命.实验发现,食用地中海粉螟卵的稻红瓢虫比食用油菜花粉的表现力更佳,具体表现为稻红瓢虫取食地中海粉螟卵的幼虫各代历期显著短于取食油菜花粉的处理(P<0.05),F1～F3代取食地中海粉螟卵的稻红瓢虫比取食油菜花粉的稻红瓢虫具有较高的雌性比例(38.46％ ～41.07％vs 50.75％ ～55.56％),取食地中海粉螟卵的各代初羽化稻红瓢虫体重始终大于取食油菜花粉的各代稻红瓢虫.油菜花粉饲喂的F2代雌性稻红瓢虫产卵前期大约是同期地中海粉螟卵处理的2倍多(P<0.05),且稻红瓢虫取食地中海粉螟卵后的最初30天产卵量大于油菜花粉处理,喂饲地中海粉螟卵的F2代稻红瓢虫雌雄成虫寿命比喂饲油菜花粉的F2代稻红瓢虫长.综合分析幼虫发育和繁殖力结果,地中海粉螟卵比油菜花粉更适合稻红瓢虫的生长发育,稻红瓢虫在连续多代饲喂地中海粉螟卵后比饲喂油菜花粉有着更稳定的幼虫发育指标,表明地中海粉螟卵比油菜花粉更适合作为稻红瓢虫系统化扩繁的替代食物.     

孟氏隐唇瓢虫气味结合蛋白ComOBP1基因的克隆和时空表达

采用RT-PCR和RACE技术,从孟氏隐唇瓢虫Cryptolaemus montrouzieri Mulsant中成功克隆出气味结合蛋白(Com OBP1)基因的全序列(Genbank登陆号:KU170686)。Com OBP1基因全长922 bp,包括5'端长为40 bp的非编码区域(UTR),及3'端长为462 bp的UTR,开放阅读框ORF长为420 bp,编码139个氨基酸,预测的分子量为15.516 k Da,等电点p I为6.57,存在AATAAA加尾信号。N-末端疏水区包含由20个氨基酸构成的信号肽,无跨膜结构,有4个保守的半胱氨酸,属于Minus-C OBP,也是在孟氏隐唇瓢虫中发现的第一个Minus-C OBP。氨基酸序列中有且仅有一个N-糖基化位点为62 NLSA,并存在2个潜在的磷酸化位点。与其它昆虫的Minus-C OBPs进行同源性比较并构建系统发育树,发现与同为鞘翅目Coleoptera昆虫的同源性较高。利用Real-time PCR、RT-PCR技术对Cmon OBP1基因在孟氏隐唇瓢虫不同发育阶段,不同组织,不同营养条件及不同食性下的表达水平进行了测定,结果显示,Cmon OBP1基因在整个发育阶段均有表达,雄性成虫期具有最高表达量,且多在成虫的头部及翅部表达。当营养条件发生变化时,表达丰度不会发生变化,当猎物由天然猎物柑橘粉蚧Planococcus citri Risso变成碗豆修尾蚜Megoura japonica Matsumura时,表达量会明显下降。该结果表明,孟氏隐唇瓢虫的不同发育阶段、不同组织及猎物种类会影响Cmon OBP1基因的表达,从而进一步影响其嗅觉行为。同时,Cmon OBP1基因可能在雄虫相关的信息素感受过程中发挥着重要作用。     

天敌瓢虫种群遗传学及其在生物防治中的应用

天敌瓢虫常在农业生产的生物防治中被广泛引进和使用。这种使用过程往往会导致天敌瓢虫在遗传水平的改变,并最终影响到其生物防治的使用效果和本地生态多样性。对天敌瓢虫种群遗传学的研究,有助于我们认识甚至预测这种遗传改变的规律和生态机制,从而为生物防治计划的优化提供理论基础。本文介绍了种群遗传学的研究方法,分析在生物防治中促进天敌瓢虫遗传改变的因素,以及几种常见的天敌瓢虫种群演变情况,并讨论种群遗传学在天敌瓢虫研究的未来方向。     

昆虫的水平基因转移研究

水平基因转移是一种能够在物种间进行基因交流的现象,是生物迅速适应环境的主要驱动力之一.近年来,随着测序技术的进步,昆虫中的水平基因转移现象被大量报道,成为昆虫研究的热点之一.本文总结了水平基因转移研究的常用流程和手段,以及昆虫水平转移基因的供体、受体和功能,讨论水平基因转移与昆虫食性的联系以及研究方法的局限,并展望昆虫水平基因转移研究领域未来的方向.