小麦吸浆虫保幼激素酯酶和保幼激素环氧水解酶基因的克隆及在滞育和变态发育过程中的表达动态

【目的】保幼激素(juvenile hormone, JH)在小麦吸浆虫Sitodiplosis mosellana滞育诱导及滞育后静息状态的维持中发挥着重要作用。保幼激素酯酶(hormone esterase, JHE)和保幼激素环氧水解酶(juvenile hormone epoxide hydrolase, JHEH)是调控JH滴度的重要降解酶。本研究旨在探讨JHE和JHEH在小麦吸浆虫滞育和变态发育中潜在功能。【方法】通过RT-PCR和RACE技术从小麦吸浆虫滞育前幼虫克隆JHE和JHEH全长cDNA序列;利用生物信息学软件分析其核苷酸及编码蛋白特性;采用qPCR技术分析其在小麦吸浆虫滞育不同时期(滞育前、滞育期、滞育后静息期和滞育后发育)3龄幼虫及1龄幼虫到成虫不同发育阶段(1-2龄幼虫、预蛹、初蛹、中蛹、后蛹、雌成虫和雄成虫)中的表达水平。【结果】克隆获得了cDNA全长分别为3 102和1 980 bp的小麦吸浆虫SmJHE和SmJHEH基因(GenBank登录号分别为MG876768和MG876769),其开放阅读框分别长1 740和1 371 bp,分别编码579和456个氨基酸,预测蛋白分子量分别为65.67和51.65 kD。SmJHE蛋白含有5个JHE家族特有的保守模块,SmJHEH含有催化三联体Asp228, Asp404和His431及组成阴氧离子洞的两个Tyr(Tyr299和Tyr374)和HGWP花样结构。序列比对和进化分析表明,SmJHE和SmJHEH均与双翅目(Diptera)长角亚目(Nematocera)昆虫同源蛋白氨基酸序列一致性较高,亲缘关系最近。不同滞育时期的表达模式表明,SmJHE和SmJHEH在滞育前期(1龄到滞育前的3龄幼虫早期)表达量变化不明显,进入滞育后表达量基本维持恒定,但均在滞育后静息阶段的当年12月至翌年1月最低。发育表达模式表明,幼虫恢复发育后SmJHE表达量逐渐升高,预蛹期达到最高,在雌成虫中的表达量显著低于雄成虫中的;SmJHEH表达量则在预蛹期最低,在雌成虫中最高。【结论】SmJHE和SmJHEH参与小麦吸浆虫滞育调控,其表达量的降低与滞育后静息阶段JH的累积有关;SmJHE在发育过程中表达量的升高可能参与幼虫到蛹的变态,表达量的降低可能与生殖发育有关。     

低温对麦红吸浆虫滞育解除及蜕皮激素受体基因EcR和热激蛋白基因Hsp70和Hsp90表达水平的影响

【目的】本研究旨在明确破茧率和破茧所需时间作为典型的专性幼虫期滞育昆虫麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana滞育解除指标的可行性,探讨蜕皮激素受体基因EcR和热激蛋白基因Hsp70和Hsp90在低温解除滞育中的作用。【方法】9月上旬采自田间的麦红吸浆虫滞育幼虫在低温(4℃)和自然变温处理不同时间(0~90 d)后转移至24℃化蛹,调查幼虫的破茧率、化蛹率及破茧和化蛹所需时间;采用qPCR技术分析4℃低温终止滞育并在24℃下恢复发育的幼虫EcR, Hsp70和Hsp90的mRNA水平。【结果】不同时间低温(4℃)和自然变温处理的麦红吸浆虫滞育幼虫破茧率和化蛹率以及破茧和化蛹所需时间均存在显著差异。未经低温(4℃)处理的幼虫在水分满足的条件下破茧率为71.3%,但均不能化蛹;低温(4℃)处理60 d内,随着处理时间的延长破茧率和化蛹率逐渐升高,破茧和化蛹所需时间逐渐缩短;与4℃低温处理30~60 d相比,自然变温处理30~60 d的幼虫化蛹率显著较低;4℃低温处理60 d和自然变温处理90 d后幼虫的化蛹率均超过91%。低温(4℃)处理显著提高了麦红吸浆虫幼虫EcR, Hsp70和Hsp90的表达量,其中处理30 d时其表达量最高,随着低温(4℃)处理时间的延长,表达量逐渐降低,大部分幼虫滞育解除后表达量趋于恒定。【结论】低温能显著促进麦红吸浆虫的滞育解除,效果优于9-10月自然变温;破茧率及破茧所需时间可作为评判麦红吸浆虫幼虫滞育强度的参考,但不能独立作为滞育解除的指标;EcR,Hsp70和Hsp90的表达水平与滞育强度密切相关,在麦红吸浆虫滞育解除中发挥潜在作用。     

一种改进的小麦吸浆虫淘土调查方法及其效果

在多年调查实践的基础上,提出了一种改进的小麦吸浆虫Sitodiplosismosettana(Gelin)淘土调查方法——袋筛箩瓷盘法,并通过试验比较了该方法与传统的箩筛法和近年提出的袋筛箩盐水法的淘捡效果。结果表明,袋筛箩瓷盘法淘捡幼虫多,时间花费少。袋筛箩瓷盘法与袋筛箩盐水法比较,两者的捡虫效果相当,袋筛箩瓷盘法花费时间略少,但不需用食盐调节水的比重,减少了经济支出;与箩筛法比较,箩筛法的捡虫效果仅是袋筛箩瓷盘法的83%,且花费时间比后者多1倍。建议在生产上及时大范围推广袋筛箩瓷盘法淘捡小麦吸浆虫技术。     

不同抗性小麦品种上麦红吸浆虫幼虫的空间分布型与理论抽样数

【目的】为了解小麦品种抗性对麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana(Géhin)幼虫在麦穗上空间分布型的影响,为科学调查提供合理的抽样依据。【方法】2015年5月采用剥穗调查法对陕西省周至县试验田种植的4个抗虫和4个感虫小麦品种麦红吸浆虫幼虫危害进行调查,应用6种聚集度指标和Iwao M*?m回归法综合分析了幼虫在抗性不同小麦品种上的的空间分布结构。【结果】幼虫在抗、感小麦品种整穗及麦穗上、中、下部位上空间分布型一致,均呈聚集分布,但在抗虫品种上聚集强度大于感虫品种;抗、感小麦品种上分布的基本成分均为个体群,个体间相互吸引。聚集均数λ分析表明,幼虫在抗性较强品种上的聚集主要由小麦穗部化学物质和形态结构等环境因素引起,感虫品种上则由环境因素和成虫的产卵习性共同作用所致。幼虫在抗、感小麦品种上的发生趋势一致,均是上部发生最重,中部次之,下部最轻。根据Iwao回归法中的分布型参数,确立了幼虫在不同虫口密度和允许误差条件下的理论抽样数。【结论】麦红吸浆虫幼虫在抗性不同小麦品种上均呈聚集分布,调查时应根据当地栽培品种平均虫口密度选择适宜的抽样数量。     

小麦吸浆虫滞育研究进展

小麦吸浆虫Sitodiplosismosellana(Gehin)和Contariniatritici(Kirby)是小麦生产中间歇性猖獗发生的害虫 ,也是一种具有典型的滞育多态性的昆虫。该文从滞育特点、影响滞育的因素、滞育幼虫的形态变化、滞育生理特征、滞育幼虫的化学物质变化和我国小麦吸浆虫滞育区划等 6个方面 ,较全面地回顾总结了国内外小麦吸浆虫滞育研究的进展情况 ,并对今后的研究工作进行了展望。     

麦红吸浆虫滞育发生和解除过程中总脂和甘油三酯含量变化

【目的】脂类与昆虫滞育密切相关。本研究旨在明确麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana (Géhin)滞育过程中脂类物质含量的变化规律,探讨麦红吸浆虫滞育与脂类物质变化的关系。【方法】采用香兰素硫酸显色法测定了2008年5月－2010年1月不同时间陕西杨凌养虫圃内麦红吸浆虫滞育前、滞育期及滞育解除后幼虫和蛹体内总脂和甘油三酯含量。【结果】 滞育前幼虫总脂和甘油三酯含量分别为378.12和291.67 μg/mg,显著高于整个滞育期（P<0.05）。滞育年周期中,冬季总脂和甘油三酯含量最高,翌年1月结茧幼虫二者含量分别为335.29 和275.72 μg/mg,显著高于其他季节（P<0.05）;整个滞育期间,裸露幼虫和结茧幼虫总脂和甘油三酯随季节变化趋势相同,但同期结茧幼虫含量高于裸露幼虫;滞育当年与第2年同期幼虫总脂和甘油三酯含量差异不显著（P>0.05）。滞育解除后,总脂和甘油三酯含量随着幼虫的发育和变态逐渐降低,其中中蛹和后蛹显著低于活动幼虫（P<0.05）。【结论】麦红吸浆虫滞育不同时期幼虫及蛹总脂和甘油三酯含量存在明显差异,其滞育与脂类物质的含量密切相关。     

麦红吸浆虫不同监测与施药方法比较

【目的】筛选出与麦红吸浆虫危害程度关系密切的监测方法,以及合适的施药方法与药剂种类,为有效控制其危害提供依据。【方法】通过对淘土和黄板诱集两种监测方法所得虫量与小麦穗被害率和单穗虫口进行回归分析,确定其与危害程度的相关性;通过比较小麦孕穗期撒毒土、抽穗期喷雾施用吡虫啉和毒死蜱防治麦红吸浆虫后小麦穗被害率和单穗虫口,选出合适的药剂种类和施药方法。【结果】小麦穗被害率和单穗虫口均与黄板监测到的成虫数量线性相关,与淘土所获幼虫量不相关。喷雾法和撒毒土法施用2种药剂后小麦穗被害率和单穗虫口呈现相同规律,即毒死蜱喷雾<毒死蜱毒土<吡虫啉喷雾<吡虫啉毒土。其中喷施毒死蜱处理的穗被害率与对照相比减少79.55%。【结论】黄板诱集比淘土法更适合监测麦红吸浆虫危害情况,抽穗期是防治麦红吸浆虫的最佳时期,在此时喷施毒死蜱可有效控制其危害。     

麦红吸浆虫3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因SmHMGR的克隆及在滞育与发育变态过程中的表达动态

【目的】3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)是保幼激素(JH)合成途径的限速酶。麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana是一种典型的专性幼虫滞育昆虫。本研究旨在探讨HMGR基因在麦红吸浆虫滞育和发育变态过程中的作用。【方法】通过RT-PCR和RACE技术克隆麦红吸浆虫滞育前幼虫HMGR基因全长cDNA序列;利用生物信息学软件分析HMGR基因核苷酸和其编码的蛋白氨基酸序列特性;采用qPCR技术测定其在麦红吸浆虫滞育不同时期3龄幼虫及不同发育阶段(1-2龄幼虫、预蛹、初蛹、中蛹和后蛹以及雌雄成虫)中的mRNA表达水平。【结果】克隆获得一条麦红吸浆虫HMGR基因全长cDNA序列,命名为SmHMGR(GenBank登录号: MG876766)。该基因全长2 548 bp,其中开放阅读框长2 328 bp,编码775个氨基酸,预测的蛋白分子量为84.16 kD,理论等电点为8.29。序列分析发现该基因编码的蛋白具有HMGR蛋白家族典型的HMG-CoA-reductase-classⅠ催化功能域及其他保守功能基序;序列比对和系统发育分析表明,SmHMGR与达氏按蚊Anopheles darling等长角亚目(Nematocera)昆虫HMGR的相似性最高、亲缘关系最近。SmHMGR在麦红吸浆虫滞育前的3龄早期幼虫中表达量显著升高,进入滞育后一直维持较高水平,并在滞育后静息阶段的当年12月至翌年1月达到最高。SmHMGR在蛹期表达量低于幼虫期,预蛹期表达量最低;在雌成虫中表达量显著高于在蛹和雄成虫中的表达量。【结论】SmHMGR的表达与麦红吸浆虫发育密切相关,可能在滞育诱导、维持及滞育后静息状态的维持及生殖中发挥作用,其表达量的降低可能参与了幼虫到蛹的变态。     

麦红吸浆虫幼虫不同滞育时期体内山梨醇含量及山梨醇脱氢酶基因表达水平变化

【目的】本研究旨在明确麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana(Géhin)滞育进程中山梨醇含量及山梨醇脱氢酶基因(SmSDH)mRNA表达水平的变化规律,探讨麦红吸浆虫滞育与山梨醇含量及SmSDH表达水平的关系。【方法】分别采用比色法和实时荧光定量PCR方法,对2013年5月-2014年3月不同时间陕西杨凌养虫圃内麦红吸浆虫滞育前后及滞育期幼虫体内山梨醇含量及SmSDH2a和SmSDH2b mRNA表达水平进行分析。【结果】麦红吸浆虫幼虫滞育前山梨醇含量最高(为9.41μg/mg);滞育期间,12月份含量最高(为8.50μg/mg);滞育解除后山梨醇含量为3.25~3.49μg/mg,显著低于滞育前和整个滞育期(P0.05)。山梨醇脱氢酶基因SmSDH2a及SmSDH2b在滞育进程中mRNA表达水平变化趋势相同,且与滞育强度递减趋势一致,即进入滞育后表达水平显著降低(P0.05)并一直稳定在较低水平,滞育解除后逐渐升高并达到最高。滞育期间,同期不同滞育状态幼虫之间山梨醇含量和SmSDH2a表达水平差异不明显,但裸露幼虫SmSDH2b表达水平始终高于结茧幼虫。【结论】山梨醇和SmSDH参与麦红吸浆虫滞育调控,与滞育维持和解除密切相关。     

麦红吸浆虫不同滞育期四种糖代谢酶活力分析

海藻糖是麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana (Gehin)滞育期间储藏能量的主要物质,为弄清其在滞育期的积累机理,本文测定了麦红吸浆虫滞育前后和滞育期糖原磷酸化酶（Gpase）、己糖激酶（HK）、磷酸果糖激酶（PFK）和醛缩酶（ALD）这4种糖代谢酶活力的变化。结果表明: 麦红吸浆虫滞育前后这些糖代谢酶活力明显不同,滞育后Gpase 活力显著提高,糖酵解有关酶HK,PFK和ALD活力降低;滞育解除后,Gpase 活力降低,HK,PFK和ALD活力升高。滞育期间,4种糖代谢酶的活力均与滞育发育有关;同时Gpase 和PFK的活力也与环境温度有关,即夏、冬季高于春、秋季;同期不同滞育状态幼虫比较,裸露幼虫HK,PFK和ALD活力总是略高于结茧幼虫,Gpase则相反。滞育当年与第2年同期幼虫4种糖代谢酶的活力无显著差异。