灰飞虱类酵母型共生菌18S rDNA序列变异及系统发生

分离纯化了云南楚雄、宁夏银川、北京通县、上海七宝镇、四川西昌５个地区的灰飞虱体内类酵母型共生菌（Ｙｅａｓｔ－ｌｉｋｅ Ｓｙｍｂｉｏｎｔｓ,ＹＬＳ）,并对其１８ＳｒＤＡＮ的约６００ｂｐ的序列进行了测定。结合已有的序列,构建了不同宿主的ＹＬＳ的分子系统树。结果表明,灰飞虱的ＹＬＳ属于子囊菌亚门Ｐｙｒｅｎｏｍｙｃｅｔｅｓ纲,与此纲的Ｈ．ｃｈｒｙｓｏｓｐｅｒｍｕｓ亲缘关系最近。我国各地区及日本的灰飞虱体内     

三种稻飞虱成虫体内酵母类共生菌的形态差异

试验采用冷冻切片技术结合显微摄像系统观察法研究了酵母类共生菌在3种稻飞虱成虫体内的存在状态、形态特性以及种类和组成.光学显微镜观察证实,3种稻飞虱成虫的头部和胸部均未观察到共生菌,在其腹部脂肪体中有大量酵母类共生菌,且以出芽进行无性繁殖,并伴有菌胞的出现.3种稻飞虱成虫体内共生菌的形态和组成明显不同.其中,褐飞虱体内的共生菌个体较大,以梭形、杆状和卵形为主,分别占共生菌总数的30.7%、53.5%和15.1%;灰飞虱和白背飞虱体内的共生菌个体较小,以卵形为主,分别占共生菌总数的93.4%和94.7%.此外,褐飞虱成虫体内的各类共生菌都显著大于灰飞虱和白背飞虱成虫体内的同种类型个体,且灰飞虱和白背飞虱体内的同种共生菌个体大小之间也存在一定差异.     

Phylogenetic position of yeast-like symbiotes from three rice planthoppers (Homoptera: Delphacidae ) based on 18S rDNA and ITS-5.8S rDNA sequences

为研究水稻3种主要害虫灰飞虱Laodelphax striatellus、褐飞虱Nilaparvata lugens和白背飞虱Sogatella furcifera体内类酵母共生菌( yeast-like symbiotes,YLS)的种属地位及与寄主的进化关系,测定了其体内YIS的18SrDNA及ITS-5.8S rDNA的全长序列.基于3种稻飞虱体内YLS的18S rDNA序列比对表明,褐飞虱YLS和白背飞虱YLS的一致性比其与灰飞虱YLs的高(褐飞虱YLS和白背飞虱YLS为98.91％,灰飞虱YLS和褐飞虱YLS为95.74％,灰飞虱YLS和白背飞虱YLS为96.02％),而基于ITS-5.8S rDNA序列比对,灰飞虱YLS和白背飞虱YLS的一致性比其与褐飞虱YLS的要高(白背飞虱YLS和灰飞虱YLS为99.57％,灰飞虱YLS和褐飞虱YIS为91.91％,白背飞虱YLS和褐飞虱YLS为90.46％).基于真菌18S rDNA和ITS-5.8S rDNA的系统发育树均表明,3种稻飞虱体内YLS与其他已知真菌进化关系较远.本研究证实了昆虫真菌类共生菌与寄主形成了长期的进化关系,从而形成了不同于已知真菌的分类地位.     

褐飞虱不同致害性种群体内共生菌18S rDNA部分序列比较

分离纯化了褐飞虱3种不同致害性种群体内类酵母共生菌 (yeast-like symbionts, YLS),并对其18S rDNA基因序列进行了比较。结果表明,褐飞虱3种不同致害性种群体内类酵母共生菌18S rDNA均扩增出600 bp左右的片断。依据获得的18S rDNA特异性序列,结合已知真菌的18S rDNA部分序列,构建了不同宿主的YLS分子系统树。结果显示, 褐飞虱3种不同致害性种群体内的YLS同属子囊菌亚门（Ascomycotina）的核菌纲（Pyrenomycetes）,并与此纲中的Hypomyces chrysospermus亲缘关系相对最近。     

褐飞虱体内酵母类共生菌的形态观察

试验采用冷冻切片技术结合显微摄像系统观察研究了褐飞虱雌成虫体内酵母类共生菌的形态特性和在寄主虫体内的存在状态.光学显微镜观察证实,褐飞虱雌成虫的头部和胸部均未观察到共生菌,在其腹部脂肪体中却发现大量酵母类共生菌的存在,且有大量的菌胞出现.菌胞已经成为褐飞虱特有的细胞器,其发育可划分为发育初期、共生菌增殖适应期、对数增殖期(高峰期)、释放期和衰竭期5个阶段.按照形态划分,褐飞虱体内的酵母类共生菌有4大类型,即长梭形、杆状、卵形和球状.其中,长梭形和杆状个体最多、占绝大多数,卵形和球状个体很少见.此外,还发现具假膈梭形和不规则共生菌的存在.同时观察到该类共生菌通过多边芽殖进行无性繁殖,且以顶端芽殖(包括两端芽殖)为主.     

稻飞虱体内的类酵母共生菌及其营养功能

类酵母共生菌（yeast like symbiotes,YKS）是稻飞虱体内的一种共生菌,存在于稻飞虱的脂肪体细胞中,出芽,卜殖,通过卵直接传给后代,其数量随飞虱的生长发育而增加,但对于单位鲜虫重而言,基本保持恒定;系统进化研究结果显示,YIS在分类上属于子囊菌亚门（Ascomycotina）、核菌纲（Pyrenomycetes）,其基因组大小与自由生活的酵母菌类似;共生体系中YIS可能为宿主提供必需氨基酸、蛋白质和固醇类等营养物质。现代分子生物学技术的发展为深入研究稻飞虱和类酵母共生菌的相互关系提供了有利条件,可以从基因水平证明二者的相互依赖性。     

灰飞虱体内一种酵母类共生菌的分子鉴定

为明确稻飞虱体内酵母类共生菌（yeast-like symbiont,YLS）的种类,采用超速离心的方法分离纯化灰飞虱Laodelphax striatellus（Fallén）体内YLS,用真菌的通用引物对其18S rDNA、5.8S-ITS rDNA全长序列进行扩增。结果得到一条分子量约为2 340 bp的序列。序列同源性分析表明,该菌与Noda等所报道的类酵母菌的18S rDNA序列差异较大（同源性只有89.6％）,而与季也蒙毕赤酵母Pichia guilliermondii有99.8％的同源性。原位杂交（ISH）和巢氏PCR均证明该菌存在于灰飞虱脂肪体和卵内,但数量较少。因此,灰飞虱体内YLS除了Noda等报道的类酵母菌外,尚存在另外一种季也蒙毕赤酵母菌。     

褐飞虱体内类酵母共生菌与氨基酸营养的关系

利用全纯人工饲料饲喂技术,研究了缺失不同氨基酸对高温(35℃)处理后的缺菌褐飞虱Nilaparvata lugens Stål相对生长速度、体内共生菌数量的影响,发现10种必需氨基酸对缺菌褐飞虱生长的影响明显大于10种非必需氨基酸,饲料中必需氨基酸的缺少对褐飞虱（特别是高温处理褐飞虱）体内共生菌数量有一定的刺激作用。分析了缺菌试虫体内氨基酸组成和转氨酶活性的变化规律,发现在摄取的氨基酸营养相同的条件下（用全纯饲料D-97饲养）,高温处理试虫体内蛋白质氨基酸组成无明显变化,而游离氨基酸总量明显上升,且必需氨基酸所占比例显著下降,其中组氨酸（His）、异亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、赖氨酸（Lys）、蛋氨酸（Met）和苯丙氨酸（Phe）摩尔百分含量均显著下降,表明必需氨基酸的相对缺乏可能是体内蛋白质合成受阻的一个重要原因,推测这可能是由于试虫体内共生菌数减少致使所合成的必需氨基酸减少而引起。处理试虫体内谷氨酰胺合成酶（GS）和丙氨酸氨基转移酶（ALT）活性明显提高,天冬氨酸氨基转移酶(AST)活性显著降低,结合游离氨基酸中谷氨酰胺（Gln）显著增多,推测类酵母共生菌可能利用谷氨酰胺等为原料进行必需氨基酸的合成。     

烟夜蛾18S rDNA的克隆及序列分析

利用PCR方法克降得到了烟夜蛾18S rDNA全基因序列,基因全长1904bp;构建了其全长、保守区和非保守区的系统发育树,比较了与其他已知蛾类昆虫18S rDNA全序列的同源性.结果表明,蛾类之间该基因的同源性达到92%以上,利用其多变区构建的发育树更能反映蛾类昆虫的亲缘关系;比较烟夜蛾与棉铃虫的18S rDNA序列发现,两个近缘种之间仅有lO个核苷酸的差异.     

高温下三种稻飞虱的生存分析：高温-时间-死亡率模型

用高温强度-高温作用时间模拟模型分析35℃-40℃高温对褐飞虱,白背飞虱,灰飞虱等3种稻飞虱高龄若虫生存的影响,发现该模型拟合效果良好,并比常用的Probit和Logit分析方法获得更多的信息。在本次试验所函含的时间和温度范围内,模拟的3种稻飞虱高龄若虫的死亡概率为一曲面,其总的走势十分相似。但总体上看,以灰飞虱较耐高温。在40℃下,褐飞虱,白背飞虱,灰飞虱的LT50值依次为23h,22.5h和25h,37.5℃下依次为62h,63h和81h。     

三种稻飞虱翅型分化的遗传分析

为了明确褐飞虱Nilaparvata lugens、 白背飞虱Sogatella furcifera和灰飞虱Laodelphax striatellus 3种稻飞虱翅型分化的遗传规律与差异, 采用翅型筛选与杂交遗传的实验方法, 研究了3种飞虱在秧苗期水稻上的翅型选择响应与杂交遗传规律。结果表明： 3种稻飞虱的翅型具有较强的选择响应, 并且长翅型纯系在白背飞虱中最易筛选得到, 灰飞虱的次之, 而褐飞虱的最难。3种稻飞虱的长翅(M)雄虫与短翅(B)雌虫配对(M♂×B♀)筛选3~5代后, 95%~100%的雄虫和雌虫分别稳定为长翅型和短翅型。筛选和杂交实验结果表明, 褐飞虱的翅型决定基本符合常染色体上的一对等位基因调控的从性性状遗传规律, 雄虫中长翅为显性, 而雌虫中短翅为显性。翅型的表型还受除基因型外的其他条件的影响, 利用长翅雄虫与长翅雌虫后代中出现的极少数的短翅雄虫与短翅雌虫进行配对, 其后代中各翅型出现的比率与长翅雌虫和长翅雄虫配对的无显著差异; 同样, 在短翅雄虫与短翅雌虫配对的后代中也有相同的结果。白背飞虱和灰飞虱在该筛选条件下很少有短翅雄虫出现, 两者翅型的遗传调控较为相似, 可用由两对等位基因控制的性状来解释筛选和杂交实验的结果, 其中一对等位基因位于性染色体上, 调控雄性的翅型, 且长翅为显性; 另一对位于常染色体上, 调控雌性的翅型, 且短翅为显性。据此认为, 3种飞虱翅型决定基因的显隐性在不同性别间的差异, 以及翅表型与基因型的不一致性, 是稻飞虱种群在不同条件下均可灵活调控翅型的重要遗传机制。     

基于18S rDNA与ITS-5.8S rDNA对 重庆地区网状车轮虫的种内分化研究

本研究基于形态和分子数据对采自重庆地区5个地理株系的网状车轮虫(Trichodina reticulata)进行了比较研究及重描述。研究结果表明,网状车轮虫不同株系表现出不同的表型分化,含形态略有不同的齿体及有或无中央颗粒,因而具有明显的种内形态多样性。不同地理株系网状车轮虫的18S rDNA序列相似度在99.0%~100%之间,遗传距离为0.000~0.008,并在三大变异区(V4、V5与V7)均具一致的二级结构,表明不同株系的18Sr DNA相似度与遗传距离均属种内水平。综合18SrDNA和ITS-5.8S rDNA的变异位点和系统发育对种内分歧的研究分析显示,来自不同地理分布和宿主的网状车轮虫株系皆因相同的变异位点而聚为一枝,以此推断网状车轮虫的种内分化主要受其基因的影响,地理分布与宿主差异等环境影响在目前的种群分化阶段暂未突显。此外,本研究进一步验证了中央颗粒不能作为网状车轮虫的主要鉴别性特征的观点。     

稻飞虱翅型纯系后代个体的翅型分化对光周期变化不敏感

【目的】为了明确光周期和遗传因子在稻飞虱翅型分化中的作用, 研究了3种稻飞虱（褐飞虱Nilaparvata lugens、白背飞虱Sogatella furcifera和灰飞虱Laodelphax striatellus）翅型纯系或近纯系在不同光照时数下的翅型分化比率。【方法】以经过5~45代连续翅型筛选后的褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱的长翅型和短翅型纯系或近纯系为材料, 在室内分别测定了其在长光照（16和20 h）、短光照(4~12 h)和正常光照(14 h) 3类光周期条件下饲养后, 雌、雄成虫中长翅和短翅个体出现的比率及存活率。【结果】白背飞虱和灰飞虱的长翅型纯系M♂×M♀或短翅型纯系B♂×B♀在不同光周期下的翅型比率均无显著差异（P>0.05）。褐飞虱短翅型近纯系B♂×B♀的雌虫短翅率和成虫总短翅率在不同光周期下也无显著差异（P>0.05）, 但雄虫短翅率在正常光照14 h和短光照4 h下显著高于长光照20 h下的（P<0.05）。当褐飞虱短翅型达到纯系后, 其后代翅型在6~16 h光照条件下无显著差异。褐飞虱长翅型近纯系M♂×M♀的后代虽有短翅个体出现, 但是雌虫和雄虫的各自短翅率在不同光周期下无显著差异（P>0.05), 仅总体短翅率在12 h光照条件下的显著高于16 h下的（P<0.05）。褐飞虱长、短翅型杂交筛选品系M♂×B♀的雌虫短翅率随光照时数的延长而升高; 灰飞虱杂交筛选品系M♂×B♀的短翅雄虫随光照时数的缩短而增多（P<0.05）, 但当筛选代次达到45代时, 这种趋势不再显著。3种稻飞虱长翅型和短翅型纯系或近纯系若虫的存活率会稍低于长、短翅型杂交后代的存活率, 但长、短翅型品系的存活率在6~16 h光照条件下差异不显著(P>0.05)。【结论】稻飞虱翅型分化对光周期的反应受飞虱本身遗传背景的影响, 翅型纯系后代个体的翅型分化对光周期变化不敏感。     

A new trajectory analysis method for migratory planthoppers, Sogatella furcifera (Horváth) (Homoptera: Delphacidae) and Nilaparvata lugens (Stål), using an advanced weather forecast model

Abstract 1 A new method of backward trajectory analysis for planthopper migration is presented. The method consists of two components: an advanced weather forecast model, MM5, for weather simulation, and a migration model for trajectory calculation. The weather forecast model simulates wind fields in which trajectories are calculated by the migration model. 2 It is assumed that planthoppers, Sogatella furcifera and Nilaparvata lugens, are transported at wind speeds and in wind directions. The method is evaluated using a migration event observed at Chikugo in Japan on 25 June 1969, which was recorded in hourly catch data. 3 The results indicate that the takeoff responsible for the migration occurred at 21 UTC (Coordinated Universal Time) on 23 June along the coastal region of Fujian province in China. This is the first time that the source region of this event has been accurately identified. Determinations of the migrating duration and height are also consistent with observations. 4 Although the landing process is not considered in the model, it is shown that the method is able to simulate the migration and accurately estimate various parameters. This study also shows the importance of high‐quality weather simulation.     

Phylogenetic position of the yeast-like symbiotes of Tagosodes orizicolus (Homoptera: Delphacidae) based on 18S ribosomal DNA partial sequences

Tagosodes orizicolus Muir (Homoptera: Delphacidae), the endemic delphacid species of tropical America carries yeast-like symbiotes (YLS) in the abdominal fat bodies and the ovarial tissues, like other rice planthoppers of Asia. These YLS are obligate symbiotes, which are transmitted transovarially, and maintain a mutualistic relationship with the insect host. This characteristic has made in vitro culture and classification of YLS rather difficult using conventional methods. Nevertheless, microorganisms of similar characteristics have been successfully classified by using molecular taxonomy. In the present work, the YLS of Tagosodes orizicolus (YLSTo) were purified on Percoll gradients, and specific segments of 18S rDNA were amplified by PCR, cloned and sequenced. Sequences were aligned by means of the CLUSTAL V (DNASTAR) program; phylogenetic trees were constructed with the Phylogeny Inference Package (PHYLIP), showing that YLSTo belong to the fungi class Pyrenomycetes, phylum Ascomycota. Similarities between 98% and 100% were observed among YLS of the rice delphacids Tagosodes orizicolus, Nilaparvata lugens, Laodelphax striatellus and Sogatella fur cifera, and between 89.8% and 90.8% when comparing the above to YLS of the aphid Hamiltonaphis styraci. These comparisons revealed that delphacid YLS are a highly conserved monophyletic group within the Pyrenomycetes and are closely related to Hypomyces chrysospermus.