多次交配对小菜蛾精包形成与生殖力的影响

【目的】小菜蛾Plutella xylostella是主要为害十字花科作物的一种世界性害虫,强大的生殖能力是其成为田间最难防治的害虫的主要原因之一。交配是营两性生殖昆虫繁衍后代必要的一个生理过程,明确小菜蛾雌雄成虫的交配行为及交配后的生理响应,对于小菜蛾种群监测和综合防治具有重要意义。【方法】解剖观察小菜蛾成虫生殖腺及精包形成;利用行为学与生物学实验,测定和分析小菜蛾成虫交配与再交配能力、精包形成与消化,以及交配次数对精包形成以及雌虫生殖力的影响。【结果】小菜蛾雄成虫在交配过程中精液以精包的形式传递给雌成虫,在交配囊中精包呈白色、不透明、气球状结构,交配结束后精包可被充分消化和吸收。成虫交配能力观测结果显示,小菜蛾雌雄成虫均具有多次交配行为。首次交配后,雄成虫表现出短暂的再交配延迟,20 min内其交配成功率为54.6%,显著低于首次交配。虽然交配次数不会影响雄成虫的交配时长,但雄成虫交配史对其自身的精包大小以及雌成虫的生殖力均具有显著的抑制作用。雌成虫表现出明显的再交配抑制性,交配过的雌成虫在12 h内的交配率显著低于未交配雌成虫的,这可能取决于首次交配后精包的消化和吸收速率。雌成虫多次交配后,其产卵量和卵孵化率与单次交配的相比没有显著差异。【结论】多次交配会使小菜蛾雄成虫再交配延迟,雌成虫再交配受到抑制;多次交配产生的雄成虫精包显著减小,雌成虫产卵量与卵孵化率并没有从多次交配中获得收益。本研究为解析小菜蛾雌雄成虫生殖调控机制奠定理论基础。     

回交对小菜蛾近交种群适合度衰退的清除效应

研究近交种群的清除效应对深入探索昆虫近交衰退的遗传机理具有重要作用。本文在连续近交10代的基础上,采用年龄-龄期、两性生命表方法分析回交对小菜蛾近交衰退的清除效应,结果显示,回交1代即可显著提升近交小菜蛾卵的孵化率、成虫前期存活率与繁殖力,雌、雄成虫寿命也显著延长,回交小菜蛾的种群适合度达到杂交种群的水平。其中,回交小菜蛾的单雌产卵量甚至显著高于杂交种群。回交小菜蛾种群的内禀增长率、周限增长率、净增殖率也显著提高,与杂交种群相比无明显差异。同时,对种群数量的模拟发现,回交与杂交小菜蛾的种群数量变化趋势均较一致,60 d时回交与杂交各代种群数量均达到108以上。该结果为进一步研究揭示小菜蛾近交衰退的遗传机理奠定基础。     

小菜蛾保幼激素受体基因PxMet-1和PxMet-2的分子特性、表达模式与功能分析

【目的】本研究旨在明确小菜蛾Plutella xylostella保幼激素受体基因Met的分子特性与表达模式,分析其生殖调控作用,为筛选有效控制小菜蛾的新靶标奠定基础。【方法】根据本课题组已有的小菜蛾基因组数据库,采用PCR技术克隆小菜蛾两个Met基因的cDNA全长序列;利用qPCR测定其在小菜蛾不同发育阶段及成虫不同组织中的表达模式;基于RNAi解析其在小菜蛾雌成虫生殖发育中的作用。【结果】克隆获得小菜蛾PxMet-1(GenBank登录号: MK697672)与PxMet-2(GenBank登录号: MK697673)的cDNA序列,开放阅读框(ORF)全长分别为1 575和2 100 bp,预计分别编码524和699个氨基酸,理论分子质量分别为60.5和70.7 kD,预测等电点分别为6.73和5.50。PxMet-1和PxMet-2都具有4个保守结构域,即1个helix-loop-helix结构域(bHLH)、2个PAS保守结构域及1个PAC保守基序。系统发育树分析表明,小菜蛾PxMet-1和PxMet-2聚为不同的两支,但两者均与鳞翅目昆虫Met聚在一起。表达模式分析表明,小菜蛾PxMet 1与PxMet-2在蛹期(化蛹后1-3 d)与雌成虫期(羽化后0-72 h)均有表达;PxMet-1的表达量在蛹期(化蛹后1-3 d)无明显差异,但均显著高于雌成虫期(羽化后0-48 h),在羽化后72 h达到高峰;而PxMet-2在雌成虫期(羽化后0-48 h)的表达量呈先上升后下降的趋势,在羽化后12 h出现表达高峰,且成虫期(羽化后0-36 h)的表达量显著高于蛹期。PxMet-1与PxMet-2在成虫脂肪体中的表达量显著高于其他组织。注射PxMet-1+PxMet-2 dsRNA 24 h后,小菜蛾PxMet-1与PxMet-2的表达量均受到显著抑制;同时干扰PxMet-1和PxMet-2后,小菜蛾成熟卵子数目显著减少,羽化后3 d内单雌产卵量显著下降。【结论】抑制Met基因表达能够显著降低小菜蛾雌虫的卵子形成与产卵量。本研究为探索保幼激素的生殖调控机理奠定了基础,在实践上有助于筛选小菜蛾种群遗传调控的潜在靶标。     

昆虫卵黄原蛋白受体( VgＲs) 及其主要功能综述

卵黄原蛋白受体(VgRs)属于低密度脂蛋白受体家族成员,具有该家族典型的保守结构域,包括配体结合域,表皮生长因子前体同源域,跨膜域,O-联糖功能域,以及胞质尾域。昆虫VgRs通常具有卵巢特异性,是卵黄原蛋白Vg的专一性胞吞作用受体,可介导Vg进入昆虫卵母细胞,而后沉淀积累形成昆虫生殖必须的卵黄蛋白YP。VgRs介导的胞吞作用是一个动态循环过程,它是卵黄发生的基础,对昆虫卵母细胞发育起着至关重要的作用。近年来的研究表明,VgRs不仅与卵巢激活、卵黄发生与卵子形成密切相关,而且在昆虫信息交流、社会分化、行为构建以及免疫调控等中也起到了至关重要的作用,已成为潜在的害虫控制新靶标。本文首次对昆虫VgRs基因的序列信息,分子结构,系统进化,表达模式以及调控功能等方面进行了综述,旨在为了解VgRs基因的研究进展及前景提供参考,对进一步改进害虫生态控制的策略和措施也具有指导意义。