基于转录组测序分析甜菜夜蛾卵巢细胞离体培养成系进程

【目的】本研究旨在分析甜菜夜蛾Spodoptera exigua蛹卵巢细胞建立细胞系的整个过程,探究细胞由体内到体外培养过程中其基因表达在转录水平的变化,为昆虫体外培养模型的建立提供理论基础。【方法】利用Illumina Hiseq测序平台对甜菜夜蛾蛹卵巢细胞离体培养过程中各阶段的细胞分别进行转录组测序,对获得注释的差异表达基因及其相关信号通路进行分析;通过荧光定量PCR对部分细胞周期相关基因(cycd和cdk4)、调控基因(cdc20,apc1,skp2和mad1)、增殖相关分子标志物(mcm4和pcna)在甜菜夜蛾卵巢细胞离体培养过程中的转录进行验证。【结果】甜菜夜蛾蛹卵巢细胞离体培养过程包括5个阶段:解剖获得离体的卵巢组织,卵巢组织贴壁培养后游离出原代细胞,细胞转化重新具备增殖能力,成功首次传代,以及能够连续传代15代以上建立细胞系。上述5个阶段的细胞经转录组测序、数据组装后共获得46 796条unigenes序列,组装得到序列长度完整性好;转录本unigenes序列拼接长度分布合理,样本碱基Q30均在94%以上。通过KEGG数据库获得注释的unigenes有1 473条,参与细胞过程紧密相关的20条信号通路,其中有92条unigenes在细胞周期信号通路中获得注释。聚类分析表明,在体内处于快速发育状态的卵巢细胞与同样处于增殖状态的细胞系基因表达模式非常接近。原代细胞由短暂停滞生长至成簇细胞的转化关键期,筛选到差异表达基因619个,cdk4在离体培养期表达量显著降低,cycd在细胞转化关键期之后表达量显著升高,cdc20,apc1,skp2和mad1在卵巢组织和细胞系的表达量显著高于原代细胞、转化关键期细胞和首次传代细胞的。从原代细胞至传代后,cycd的表达显著升高8.7倍,显著高于mcm4和pcna的变化水平。【结论】甜菜夜蛾卵巢细胞离体培养过程中5个阶段的细胞转录组测序获得的序列质量符合数据分析的基本要求。筛选获得了甜菜夜蛾蛹卵巢细胞经离体培养过程中的差异表达基因。原代细胞逆转增殖可能与cdk4,cycd,skp2和mad1等细胞周期调控基因表达有关。另外,cycd可作为原代细胞具备传代能力的标志物。     

草地贪夜蛾核型多角体病毒对我国草地贪夜蛾不同地理种群毒力的比较分析

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda（J. E. Smith）入侵我国多个地区,逐渐形成地理种群。在草地贪夜蛾核型多角体病毒Spodoptera frugiperda multiple nucleopolyhedrovirus（SfMNPV）生物农药的生产过程中发现,不同地理来源的宿主对SfMNPV的敏感性和产量存在明显差异,显著影响了SfMNPV的生产效率。为解析其敏感性差异及其产生的原因,本研究首先对云南德宏、广东广州、广西钦州、西藏林芝4个地区草地贪夜蛾种群基因型进行了鉴定,采用生物测定法测试SfMNPV对4龄幼虫的口服毒力,然后,通过向幼虫体内注射草地贪夜蛾核多角体病毒出芽型病毒粒子（budded virions,BVs）的方式,越过口服感染中肠的过程,分析敏感性差异发生的阶段。最后比较了高敏感和低敏感种群中肠肠液pH,并基于16S rDNA测序测定了肠道菌群组成。结果表明,广西种群属于纯合玉米型,其余种群为带有水稻型COI标记的杂合玉米型。广西种群对SfMNPV的口服敏感性最低,西藏种群的敏感性最高,但两者注射BV后死亡率差异无统计学意义,暗示病毒敏感性差异发生在口服感染阶段。广西种群中肠pH略低于西藏种群,并且较于西藏种群,广西种群相肠道乳杆菌Lactobacillus丰度高。本文结果表明,肠道微环境的差异可能是不同地理种群草地贪夜蛾对SfMNPV口服敏感性产生差异的原因。     

小金蝠蛾幼虫血细胞的种类、形态及细胞免疫功能

【目的】本研究旨在鉴定小金蝠蛾Thitarodes xiaojinensis幼虫血细胞类型,统计各类血细胞所占比例并检测其细胞免疫能力。【方法】利用光学相差显微镜观察小金蝠蛾7龄幼虫血细胞,并根据鳞翅目昆虫血细胞特有形态对小金蝠蛾幼虫血细胞进行鉴定;利用96孔板对小金蝠蛾各类血细胞进行计数并计算各类血细胞所占的比例;利用酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae以及Congo Red染色的DEAE-Sephadex A-25凝胶珠刺激小金蝠蛾7龄幼虫,检验其细胞免疫反应。【结果】小金蝠蛾幼虫血细胞由粒细胞、浆细胞、珠血细胞和类绛色细胞组成,所占比例分别为62.5%,26.6%,10.1%和0.8%,未发现典型的原血细胞。酿酒酵母刺激结果显示,小金蝠蛾幼虫血细胞可以发生吞噬以及结节反应。Congo Red染色的DEAE-Sephadex A-25凝胶珠刺激结果显示,小金蝠蛾幼虫血细胞可以发生包囊反应。【结论】小金蝠蛾幼虫血细胞组成及其形态与其他鳞翅目昆虫一致,其中粒细胞所占的比例最高。小金蝠蛾幼虫血细胞对酿酒酵母刺激敏感,可发生吞噬和结节反应,对Congo Red染色的DEAE-Sephadex A-25凝胶珠刺激敏感,可发生包囊反应。小金蝠蛾细胞免疫功能完善。     

一种棉铃虫多角体病毒的纯化与鉴定

对一株纯化的棉铃虫多角体病毒进行电镜观察,形态呈不规则型,直径约2 μm,命名为棉铃虫多角体-B(Helicoverpa armigera nucleocapsid nucleopolyhedrovirus-B,HaNPV-B),它对东方粘虫有较好的感染性,与棉铃虫单核型多角体病毒(Helicoverpa armigera single nucleocapsid NPV,HaSNPV)有不同的宿主域.通过半补齐法建立HaNPV-B基因组文库,拼接了一个6 035 bp的核苷酸片段,推测包含6个ORF,其包含基因内容及基因结构与HaSNPV不同,分析表明两者是不同种病毒,这为杆状病毒与宿主的相互作用及共同进化提供了信息.     

科云牌棉铃虫核型多角体病毒生物农药的规模化生产和应用

昆虫病毒生物农药是纯天然无公害生物农药产品,本文介绍了中国科学院动物研究所同河南省济源白云实业有限公司合作,成功开发并商业化棉铃虫病毒生物农药的基本情况。我们开发的棉铃虫病毒生物农药注册商标"科云牌",包括两个产品:科云牌5 000亿PIB/g棉铃虫病毒原粉和科云牌600亿PIB/g棉铃虫病毒水分散粒剂。原粉产品已出口到欧洲,制剂产品用于棉铃虫防治,2006至2007年在棉田累计推广应用10万hm~2次。     

昆虫细胞系的培养和建立技术

迄今已经报道的昆虫细胞系有800株以上。昆虫细胞系在昆虫病理学、寄生虫学、内分泌学、遗传学和分子生物学等基础和应用研究中得到越来越广泛的应用。本文结合我们研究的结果和实践经验,概括了国内外昆虫细胞系建立技术的研究进展,包括昆虫细胞培养的发展、昆虫细胞系建立技术、不同昆虫组织来源细胞系的建立方法和过程,以及对昆虫细胞系特征的鉴定等方面。     

基于吸虫塔（Suction Trap）的蚜虫测报预警网络的构建

吸虫塔（suction trap）是用来监测麦类蚜虫和大豆蚜Aphis glycines迁飞种群动态的大型植保测报设备,在欧洲和北美洲已经呈网络安装分布,为蚜虫的预警和防控提供重要依据。作者借鉴欧美吸虫塔的工作原理和设计,设计并生产了符合我国地域特征的吸虫塔设备,在东北、华北、华中、华东、西北等地布点安装了21台,用于监控我国麦类蚜虫和大豆蚜的迁飞动态,初步形成覆盖我国小麦主产区和大豆主产区的吸虫塔网络系统。此吸虫塔总高8.8m,由底部轴流风机运转产生的负压在塔顶部形成吸力,将迁飞经附近的小型昆虫吸入塔管,最后落入下部的样品收集瓶中,以此获得其迁飞的动态数据。吸虫塔网络的构建和完善,不仅为麦类蚜虫和大豆蚜的监控提供支撑,同时也为其它小型迁飞性昆虫监测、种群动态、生物多样性、生物信息学等研究提供数据。     

苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒在宿主草地贪夜蛾选择压力下的毒力和基因变异

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J.E.Smith)原产北美,现已入侵中国许多地区,造成了巨大的生态和经济损失.杆状病毒是多种昆虫的病原体,对非目标生物无毒无害,是很有应用前景的生物农药,其施用可大大减缓草地贪夜蛾对化学农药抗性产生速度.以往的研究发现,虽然苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus,AcMNPV)可感染许多种鳞翅目昆虫,但对草地贪夜蛾口服感染能力较差.选择毒力增强的变异体是提高AcMNPV作为病毒杀虫剂应用的一个新方向.在本研究中,使用野生型AcMNPV在草地贪夜蛾2龄末幼虫中连续传代20次,并对亲本和后代分离株的毒力进行了评价.与野生型AcMNPV相比,后代分离株对草地贪夜蛾2龄末幼虫毒力显著提高.由于病毒的复制依赖于宿主细胞,受到草地贪夜蛾选择压力的影响,AcMNPV的基因发生变异.宿主适应性强的毒株在草地贪夜蛾体内的感染增殖能力较强,容易获得生长优势并成为优势毒株.更进一步,本研究通过二代测序分析了突变的关键基因.本研究可为生物农药生产提供高毒力毒株,也可在草地贪夜蛾应急防控和持续防控中发挥重要作用.     

稀碱法提取食用蝇蛆蛋白

对蝇蛆粉充分脱脂后采用稀碱法提取蝇蛆蛋白。结果表明,液料比、浸提温度、碱浓度对提取得率有显著影响(P<0.01),提取时间对提取得率影响差异不显著。蛋白提取的最佳条件为:液料比20mL/g,浸提温度80℃,浸提时间2h,碱浓度1%(w/v)。在此条件下,所得蝇蛆蛋白粉蛋白氮含量为11.14%,蛋白得率为57.53%,提取效率为69.84%。对最优条件下得到的蝇蛆蛋白粉进行理化指标检测,并与速溶豆粉的企业标准以及脱脂乳粉的国家标准进行比较。结果表明,水分、灰分、脂肪、蛋白含量均已达到可食用级别的要求,重金属铅、汞、砷含量均低于限量要求,微生物检测不含致病菌和大肠杆菌,在最优提取条件下所得蝇蛆蛋白粉,综合指标已达可食用标准。     

氧化损伤是热胁迫下小金蝠蛾幼虫不能存活的重要原因

【目的】小金蝠蛾Thitarodes xiaojinensis是冬虫夏草菌Ophiocordyceps sinensis的寄主昆虫,生活于高海拔、高寒地区,低温适应性强,但在室温下（25~27℃）不能正常存活。本研究检测了热胁迫（27℃）对小金蝠蛾幼虫消化酶及抗氧化系统的影响,以期揭示小金蝠蛾室温不耐受的生理机制。【方法】小金蝠蛾8龄幼虫分两组进行处理：高温组于27℃下饲养,对照组于16℃下饲养。处理24 h后观察虫体状态,并解剖,取中肠及血淋巴。透射电镜观察中肠细胞线粒体结构,分别测定中肠总蛋白酶和糖基水解酶活性,血淋巴丙二醛（MDA）含量,以及血淋巴保护酶系中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）的活性。【结果】两组幼虫中肠总蛋白酶及糖基水解酶活性均随反应温度（16~37℃）升高而增强。协方差分析显示,高温组幼虫酶活性极显著低于对照组（P<0.01）。然而,高温组幼虫在27℃下的酶活性与对照组幼虫在16℃下的酶活性无显著差异（P<0.05）。热胁迫下虫体血淋巴中丙二醛含量显著升高（P<0.05）,提示出现了氧化损伤。透射电镜结果显示,高温组中肠细胞线粒体肿胀,膜受损,嵴排列混乱,结构破坏。对活性氧起清除作用的3种保护酶中,仅POD活性显著升高（P<0.05）,SOD和CAT活性均无显著变化（P>0.05）。【结论】消化酶活性的变化可能不是小金蝠蛾室温不耐受的重要因素;氧化损伤是其热胁迫下不能正常存活的一个重要原因。