氯虫苯甲酰胺胁迫下小菜蛾ABCC1～ABCC5 mRNA的表达特征

【目的】为探讨小菜蛾Plutella xylostella ABC转运蛋白(ATP-binding cassette transporter)与氯虫苯甲酰胺代谢的关系【方法】采用实时荧光定量RT-PCR技术,测定了氯虫苯甲酰胺敏感和抗性小菜蛾及用LC50剂量的氯虫苯甲酰胺处理敏感种群不同时间后ABCC1~ABCC5 mRNA的表达量;并检测了其中过表达的ABCC3~ABCC5在小菜蛾不同发育阶段和4龄幼虫不同组织中的表达量。【结果】所检测的5个ABCC基因在氯虫苯甲酰胺抗性品系中均上调表达,最高为敏感品系的2倍;LC50的氯虫苯甲酰胺处理后ABCC3、ABCC4和ABCC5 mRNA的表达量分别上调2.16倍、2.81倍和1.85倍,ABCC1和ABCC2则分别下调为对照组的65.8%和37.2%。ABCC3的mRNA在幼虫期和雄性成虫中表达量显著高于其它时期;ABCC4的mRNA在各发育阶段表达量差异不大,其中在预蛹期最高;ABCC5的mRNA在3龄幼虫中表达量显著高于其它龄期。在4龄幼虫各组织中,ABCC3、ABCC4和ABCC5在中肠中的表达量均显著高于其它组织。【结论】小菜蛾ABCC3、ABCC4和ABCC5可能在其对氯虫苯甲酰胺的代谢中起作用,该研究结果为进一步探究小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的抗性与ABCC1~ABCC5的关系奠定了基础。     

烟夜蛾精氨酸激酶基因的克隆及mRNA表达分析

为了深入了解精氨酸激酶基因的作用和寻求害虫防治新的分子靶标, 本研究采用RT-PCR和RACE技术, 从烟夜蛾Helicoverpa assulta脂肪体中克隆了精氨酸激酶cDNA序列, 命名为HassAK（GenBank登录号: HQ336337）, 并采用荧光定量PCR测定了HassAK基因在不同发育阶段（4龄幼虫第1天到化蛹第1天）、 不同组织（头部、 中肠、 脂肪体、 体壁和腹足）和不同温度条件下的表达情况。测序和序列分析结果表明, HassAK基因阅读框架全长1 068 bp, 编码355个氨基酸残基, 预测蛋白质分子量和等电点分别为40.0 kD和5.76。氨基酸序列分析表明, 该序列具有精氨酸激酶典型的酶活性部位、 酶活性中心位点和能形成离子偶结构的保守区。序列比对结果表明, HassAK与其他昆虫AK的氨基酸序列具有70%以上的一致性。荧光定量分析结果显示, HassAK基因在幼虫头部、 中肠、 脂肪体、 体壁和腹足均可表达, 其中以腹足和中肠内的表达水平较高。时序表达分析表明, 预蛹期HassAK基因的表达量达到高峰。此外, 高温和低温均诱导HassAK基因的表达, 说明该基因可能参与昆虫抵御外界不良环境。     

核桃JrCBF基因的克隆与表达和单核苷酸多态性分析

根据CBF基因氨基酸保守序列设计简并引物,运用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆核桃JrCBF基因cDNA全长序列。用实时荧光定量PCR分析JrCBF基因在低温胁迫下的表达模式,并分析JrCBF基因的单核苷酸多态性。结果获得长度为879 bp的CBF基因cDNA全长序列,编码214个氨基酸,命名为JrCBF;低温能诱导JrCBF基因的表达,4℃处理2 h后表达量开始增加,8 h后达到最大值;自然越冬条件下,JrCBF基因在花芽中表达量呈现先上升后下降的趋势,在寒冬时期(1月份)表达量最高;单核苷酸多态性分析JrCBF基因序列中有28个SNPs位点和7个Indels标记,存在2个突变热点区;单倍型分析显示15份材料可分为9个单倍型,单倍型多样性为0.9238。本研究为通过基因工程手段培育抗寒核桃品种和分子标记辅助育种提供了帮助。     

棉铃虫触角羧酸酯酶HaCXE6基因的克隆、序列分析与mRNA表达

为研究羧酸酯酶(carboxylesterase,COE)在棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)触角中的生理功能,采用RT-PCR、RACE方法从棉铃虫雄蛾触角中克隆得到一条COE基因全长序列(GenBank No.JX306730),命名为HaCXE6。HaCXE6基因读码框1 623 bp,编码540个氨基酸,预测蛋白质分子量61.02 ku,等电点8.06。氨基酸序列比对分析表明,HaCXE6与海灰翅夜蛾Spodoptera littoralis触角羧酸酯酶CXE6一致性最高,为68%;棉铃虫不同功能羧酸酯酶聚类分析显示HaCXE6与气味降解酶CCE006a最相近。与其它昆虫触角羧酸酯酶多序列比对分析发现,HaCXE6具有酯酶活性必须的催化残基Ser199,Glu323,His434,也保持着α/β-酯酶家族的特征基序Gly-xSer-x-Gly。不同组织和发育时期该基因荧光定量PCR分析结果表明,HaCXE6在雌、雄蛾各个部位均有表达,雌蛾腹部与雄蛾足中表达量最高;卵至成虫各个时期均有表达,蛹中表达量最高。     

黄秋葵查尔酮合成酶基因AeCHS的克隆与表达分析

采用同源序列克隆和RT-PCR技术,首次克隆得到黄秋葵查尔酮合成酶基因(CHS)cDNA全长序列。序列分析表明,该序列全长1175 bp,包括一个1170 bp的完整ORF,编码389个氨基酸,命名为AeCHS。生物信息学分析表明,本研究所获得的AeCHS氨基酸序列与同科植物黄蜀葵和陆地棉的同源性较高,分别达99.23%和97.44%,AeCHS推断的氨基酸序列含有CHS蛋白的标签序列GFGPG以及4个保守活性位点Cys164、Phe215、His303、Asn336。实时荧光定量PCR分析黄秋葵果实、花、叶片不同发育时期AeCHS基因的表达量,结果表明AeCHS基因在上述植物材料中表现出不同的表达模式:花>果实>叶片,具体到不同植物组织,AeCHS基因在生长6 d的果实、盛开的花朵以及植株顶端第4片叶子中的表达量较高。     

桔小实蝇超氧化物歧化酶基因SOD3的克隆及表达分析

采用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和快速扩增c DNA末端(RACE)技术克隆桔小实蝇SOD3基因,并命名为Bdor SOD3。Bdor SOD3阅读框全长531 bp,编码176个氨基酸,第1-20位氨基酸为其信号肽区域;该蛋白序列与桔小实蝇的另外一种SOD蛋白AGE89778.1序列的一致性最高,达98.7%;采用Swiss-model在线软件模拟构建Bdor SOD3蛋白的三维结构;采用半定量PCR方法,研究Bdor SOD3基因大肠杆菌诱导后的表达情况,结果表明,Bdor SOD3在处理与对照的24 h、48 h都有表达,但Bdor SOD3在处理后48 h表达量明显升高,结果暗示Bdor SOD3与桔小实蝇蛹对大肠杆菌的免疫机制有关。     

金鱼藤中ApNAP基因的克隆和表达模式分析

金鱼藤(Asarina procumbens)是玄参科金鱼藤属多年生藤本植物,在园林中常用于垂直绿化,是良好的观赏植物,但金鱼藤叶片衰老后很快干枯并脱落,仅留光秃的茎蔓,使其观赏价值大大降低。AtNAP是拟南芥NAC基因家族中与衰老相关的转录因子,在调控叶片衰老过程中有重要的作用。本研究以金鱼藤衰老叶片为材料,运用RT-PCR和RACE技术克隆金鱼藤中ApNAP基因cDNA序列。结果显示,该基因位于细胞核中,cDNA全长为1341 bp,开放阅读框为936 bp,编码311个氨基酸,相对分子量为35.21 kD,等电点为9.13;ApNAP基因组全长1526 bp,含有2个内含子和3个外显子。多重序列比对表明,ApNAP属于NAC转录因子家族。系统进化树分析显示,ApNAP属于NAP亚组,与AtNAM的同源关系最近。实时荧光定量PCR结果表明,受自然状态下衰老和黑暗处理的诱导,ApNAP基因表达量增加,这进一步说明ApNAP基因参与调控金鱼藤叶片衰老的过程。该基因的分离对利用转基因技术延缓金鱼藤叶片衰老,提高金鱼藤在园林绿化中的观赏价值具有实际意义。     

喉癌相关基因LCRG1的克隆和表达分析

喉癌是严重危害人类健康的一类恶性肿瘤。选用在mRNA差异显示研究中获得的在喉癌组织中表达显著下调且代表新基因的EST之一（AF10056）,设计引物进行cDNA文库筛选,得到一全长为3448bp的cDNA序列,其开放读码框编码288个氨基酸,与已知蛋白质无明显同源性,属一新发现的基因,GenBank接受号为AF268387。与GenBank数据库匹配分析,发现该基因包含6个外子,基因组RT－PCR显示有40％（12／30）的喉癌组织表达下调,RT－PCR显示有54．5％（6／11）其他肿瘤细胞系表达缺失。把该基因命名为喉癌相关基因（laryngeal carcinoma related gene1,LCRG1)。这提示LCRG1可能与喉癌的发生发展相关。     

甘薯油菜素内酯应答基因的克隆和表达分析

为了解甘薯油菜素内酯(brassinosteroids,简称BR)应答基因BES1的功能及其在甘薯不同组织的表达特性,该研究利用甘薯(Ipomoea batatas L.)基因组数据库,筛选保守性较好的BES1基因序列设计引物,以甘薯品种‘广薯87’为模板进行PCR扩增,克隆出甘薯BES1基因(GenBank登录号为MH448304)。该基因长度为2 256 bp,编码322个氨基酸。系统进化树分析结果表明,BES1与番茄、芝麻的亲缘关系最近,其氨基酸序列具有高度保守的N末端结构域和PEST结构域。qRT-PCR分析表明,BES1基因在甘薯膨大期的块根表达量最高,而且受油菜素内酯的诱导表达,油菜素内酯浓度为10μmol/L时表达量最高。该结果为进一步研究甘薯BES1基因的功能奠定了基础,对甘薯的遗传改良与抗逆品种选育具有一定的参考价值。     

桔小实蝇烟碱型乙酰胆碱受体β亚基基因的克隆及mRNA表达分析

烟碱型乙酰胆碱受体(nicotinic acetylcholine receptor,nAChR)在昆虫中枢神经系统的递质传递过程中起着重要作用。本研究采用RT-PCR和RACE技术,从桔小实蝇Bactrocera dorsalis(Hendel)体内克隆获得nAChRβ亚基的cDNA序列,命名为Bdβ3(GenBank登录号:JF974074)。测序结果表明,Bdβ3的cDNA序列全长1602bp,开放阅读框为1287bp,编码429个氨基酸残基,预测蛋白质分子量和等电点分别为48.8ku和5.81。通过对氨基酸同源性分析表明,Bdβ3具有nAChR亚基的典型特征,与其他昆虫nAChR亚基具有较高的氨基酸相似性,与黑腹果蝇nAChRβ3亚基具有49.78%的相似性。Bdβ3在桔小实蝇的不同发育时期和成虫的不同体段的实时定量PCR结果表明,Bdβ3在整个发育阶段均有表达,其中在成虫期的表达水平最高,这可能与Bdβ3主要在成虫期发挥作用有关;Bdβ3在桔小实蝇头部表达量最高,显著高于胸部和腹部。研究结果为深入分析桔小实蝇nAChR亚基的功能以及对多杀菌素的靶标抗性机制提供了基础数据。     

二化螟piggyBac类转座子的克隆与分析

piggyBac转座子是DNA型转座子, 广泛分布于生物体内。基于piggyBac转座子超家族成员IFP2开发的转基因工具载体是目前转基因研究中使用最广泛的载体之一, 因此piggyBac转座子的研究受到广泛的关注和重视。本文是对二化螟Chilo suppressalis内源性piggyBac类转座子（piggyBac-like element, CsuPLE）的首次报道。克隆的CsuPLE（GenBank登录号： JX392388）全长2 537 bp, 包含一个长1 914 bp的完整开放阅读框（open reading frame, ORF）, 编码含637个氨基酸残基的转座酶, 转座酶中含有piggyBac家族保守的“DDD-domain”。CsuPLE全长序列具有完全对称的13 bp反向末端重复序列（inverted terminal repeats, ITRs）以及非完全对称的21 bp内部重复序列（internal repeats, IRs）, 在二化螟基因组上插入在特征性的“TTAA”靶位点重复（target site duplication, TSD）处。在我国地理跨度很大的不同二化螟种群中均存在结构完整的CsuPLE序列。本研究结果为深入研究piggyBac转座子的结构与功能的关系提供了新的素材, 也为评价利用转座子载体系统在二化螟体内进行转基因操作的可行性和安全性提供了重要的理论基础。     

三种药剂对早稻二化螟的防效及施药适期探讨

试验结果表明,氯虫苯甲酰胺、氯虫·噻虫嗪有对二化螟Chilo suppressalis(Walker)有较好的防效和较长的持效,一次施药可兼治多个峰次。20%氯虫苯甲酰胺150mL/hm2、40%氯虫·噻虫嗪120g/hm2和2.15%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐750mL/hm2在二化螟2龄幼虫高峰期施药,药后8d对幼虫防效分别达94.7%、91.2%和91.0%;药后18d的防效依次为99.0%、98.0%、73.2%,氯虫苯甲酰胺、氯虫·噻虫嗪处理防效仍高于药后8d,但甲氨基阿维菌素苯甲酸盐处理防效明显下降;药后18d对主峰保苗效果(枯心)氯虫苯甲酰胺和氯虫·噻虫嗪分别为99.0%、98.0%,甲氨基阿维菌素苯甲酸盐处理偏低,为73.2%。对后峰保苗效果(枯鞘)氯虫苯甲酰胺为84.9%好于氯虫·噻虫嗪处理的69.3%,甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的防效仅为7.1%。氯虫·噻虫嗪不同时期施药处理后,主峰卵孵高峰后14d考查,防治效果和保苗效果以卵孵高峰施药最好,其次为2龄幼虫高峰期施药;主峰卵孵高峰后24d考查,主峰卵孵高峰至3龄幼虫高峰施药对主峰均有较好的防效,但对后峰的防效,随着施药时间推迟而提高,但在螟虫重发地区施药过迟,前期的大量枯鞘会影响稻苗生长与分蘖。因此作者建议在二化螟发生量大、后峰数量多地区,采用主峰卵孵高峰和后峰卵孵高峰2次防治对策,在螟虫发生较轻、后峰数量较少或全代发生较为集中地区,可根据当地虫情发生情况,适当推迟施药,达到一次用药,解决全代螟害。甲氨基阿维菌素苯甲酸盐持效期较短,可根据螟虫发生峰次施用。     

转cry1Ab基因水稻对二化螟幼虫血细胞的影响

研究了转cry1Ab基因水稻“克螟稻1号”对二化螟Chilo suppressalis幼虫细胞免疫系统的影响。结果表明,转cry1Ab基因水稻对二化螟幼虫的血细胞影响明显,取食转cry1Ab基因水稻后,二化螟幼虫各类血细胞都明显低于取食非转基因水稻“秀水11”的对照组（原血细胞和囊血细胞在取食初期例外）,随取食时间延长,各类血细胞数量及血细胞总数均呈递减的趋势。从各类血细胞所占血细胞总数的百分比来看,原血细胞在取食36 h后锐减,而浆血细胞和粒血细胞则比例增加,其余珠血细胞、囊血细胞的变化不明显。另外,血细胞还出现空泡化、肿胀等病态变化,致使血细胞快速破裂。由此推测转cry1Ab基因水稻自身表达的毒蛋白能严重干扰靶标昆虫二化螟幼虫的细胞免疫系统。     

Host population related variations in circadian clock gene sequences and expression patterns in Chilo suppressalis

The rice stem borer, Chilo suppressalis Walker, is one of the most important global agricultural pests. C. suppressalis has distinct rice and water-oat host populations. Asynchrony in sexual activity is thought to be the main factor maintaining reproductive segregation between these populations, particularly the obvious difference in the circadian rhythm of female calling activity between populations. However, the mechanism responsible for this difference in the timing of female calling is poorly understood. The circadian clock is an essential regulator of daily behavioral rhythms in insects, including female calling. We investigated the variation in circadian clock genes of the rice and water-oat populations of C. suppressalis. We did this by comparing deduced amino acid sequences and the expression patterns of seven circadian clock genes (clock, cycle, period, timeless, timeout, cryptochrome1, and cryptochrome2) between females from each population. We found that the two populations had different variants of the timeout and cryptochrome1 genes and differed in the expression of period, timeless and timeout. This suggests that population-related variation in the circadian clock genes period, timeless, timeout and cryptochrome1 could be responsible for the different circadian rhythms of female calling in these host population of C. suppressalis. These results provide new insights into the molecular mechanisms underlying asynchronous sexual activity in insect populations and suggest new topics for future research on the origins and maintenance of population differentiation in insects.     

基于地统计学的二化螟种群时间格局分析

对常德鼎城区1960～2001年二化螟各世代的越冬后幼虫高峰虫量的时间序列资料进行了地统计学分析.结果表明,年际间二化螟种群总虫量、第1代虫量、第2代虫量和冬后基数序列数据结构性较强,可预测性较好,特别是年际间总虫量其结构性占总变异的比例高达91.1％,可以前11年总虫量预测下年总虫量;世代间幼虫高峰虫量,年际间第1代虫量、第3代虫量和冬后基数序列数据的长期趋势较为明显,特别是冬后基数的长期趋势极为明显;世代间幼虫高峰虫量呈现3代（1年）的季节性周期.首次采用缺失某世代虫量或插入冬后基数的方法分析了各世代虫量和冬后基数对整个世代间虫量数据系列的重要程度,结果表明,各世代虫量和冬后基数单独对整个世代间虫量数据系列的影响均较小,二化螟发生量更多地受栽培制度、气候、食料和天敌等因子的影响.初步总结并建立了种群时间格局分析的地统计学方法.     

二化螟体内乙酰胆碱酯酶的分布及纯化方法

研究了二化螟Chilo suppressalis乙酰胆碱酯酶（AChE）的体躯和亚细胞分布,并用凝胶过滤层析和2种亲和层析方法从二化螟幼虫体内分离、纯化乙酰胆碱酯酶。结果表明：二化螟幼虫乙酰胆碱酯酶的活性主要集中于头部和胸部,而成虫胸部乙酰胆碱酯酶的活性最低,显著低于头部和腹部。成虫体内AChE的活性明显高于幼虫。在亚细胞的分布上,乙酰胆碱酯酶主要位于膜上（86%）,近46%的活性存在微粒体中。在3种纯化乙酰胆碱酯酶的方法中,以3-羧基苯基-乙基二甲基铵作配体的亲和层析法纯化效果最佳,乙酰胆碱酯酶的最高纯化倍数为536.05倍,产率30.46%。     

水稻二化螟地理信息系统数据库的设计与组建

组建地理信息系统数据库是进行种群时空动态分析的前提和基础。在介绍地理信息系统数据库的概念、特点等的基础上,以ArcView GIS 3.1作为组建数据库、进行时空分析的基本软件平台,对浙江省水稻二化螟数量变化的历史资料及有关的空间和属性数据进行分类、编码、输入与编辑等, 分别建立了空间及属性数据库。其中空间库包括浙江省的政区、河流、道路、等高线、土壤类型等图层, 属性库包括气象、耕作制度、灯诱及田间数据等。并将各地地名作为主关键字,以实现空间库与属性库以及各属性库之间的关联。该数据库不仅具有基本的数据库管理功能,如数据的输入、输出、编辑和查询,更重要的是可以通过该数据库对种群动态进行时空分析。     

二化螟与作物的相互关系及其影响因素

二化螟Chilosuppressalis(Walker)与作物在漫长的进化史中相互作用和影响,了解二化螟与其寄主的相互作用机制及其影响因素是防治二化螟的重要前提。二化螟在对寄主的选择中有明显的选择行为,而主要寄主之一的水稻由于品种、耕作制度的变更也给二化螟带来了很大的影响;微观技术的介入使得二化螟与作物相互关系的研究进入了新的发展时期。文章从宏观和微观2个角度对二化螟与作物的相互作用及其影响因素进行了探讨,并且对它们的相互作用及其影响因素需深入研究的方向提出了建议。     

抗二化螟的水稻品种筛选

【目的】筛选抗二化螟Chilo suppressalis水稻品种资源,明确其抗虫机理,是农业防治的基础。【方法】采用室内人工接虫为害和大田自然受害相结合的方法,鉴定了不同的水稻品种抗性;同时通过目测不同水稻植株外部形态特征、在网罩内供试品种上接入成虫后2 d的产卵量、幼虫孵化后2 d观察稻株内二化螟的存活率,探讨抗虫品种的抗虫机理。【结果】从344个水稻品种资源和当家品种中筛选出"碑田倒"和"银间杂糯"2个抗虫品种,以及"农飞"和"三香糯"等65个中抗品种,进一步对鉴定出的2个抗虫品种和65个中抗品种进行大田验证,发现符合率达88.06%;其中,抗虫品种"碑田倒"和"银间杂糯"稻株叶舌、叶耳紧贴,叶鞘紧包,脉间距较窄,其植株上的产卵量和幼虫存活率显著少于感虫品种"香稻"、"赣南早"、"三粒寸"、"赣优晚"及中抗品种"赛湖早"、"TKM6"。【结论】在籼稻、粳稻和糯稻中均可筛选出抗虫和中抗品种。其中,糯稻中的抗虫品种和中抗品种较多,占糯稻品种的33.3%;粳稻品种次之,中抗品种占20%,籼稻品种较少,为18.83%。其抗虫机理主要是稻株外部形态特征不利于二化螟蚁螟侵入、成虫产卵量少和幼虫生长发育不良、存活率低。