东亚飞蝗细胞色素P450基因的克隆及表达分析

本文克隆了东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis(Meyen)细胞色素P450(cytochrome P450)基因全长,表达重组蛋白,并对其可溶性进行了分析。通过提取东亚飞蝗总的RNA,反转录成cDNA,设计特异性引物,PCR克隆东亚飞蝗细胞色素P450基因,将测序正确的目的片段克隆至原核表达载体pET-28a中,在大肠埃希菌Escherichia coli Rosetta中用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达。用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)检测重组蛋白表达结果。结果表明:东亚飞蝗细胞色素P450基因开放阅读框全长为1 551 bp,编码516个氨基酸,与GenBank中已登录的东亚飞蝗细胞色素P450基因(HM153426)的同源性为99%,重组质粒pET-28a-P450在E.coli Rosetta中获得高效表达,重组蛋白相对分子质量(Mr)约为53 000,主要以包涵体的形式存在。     

东亚飞蝗主要过敏原精氨酸激酶基因的克隆表达、纯化及免疫原性鉴定

本研究克隆了东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis(Meyen)精氨酸激酶(arginine kinase,AK)基因全长,表达并纯化重组AK蛋白,研究重组蛋白的免疫反应性。东亚飞蝗AK基因开放阅读框全长为1 068 bp,编码355个氨基酸,与GenBank中已登录的东亚飞蝗AK(DQ513322)基因同源性为98%,重组质粒pET-28a-AK在E.coli中获得高效表达,重组蛋白相对分子质量(Mr)约为40 000,主要以可溶性形式表达,经亲和层析获得重组蛋白。通过免疫印迹分析结果表明,重组AK蛋白可被过敏性患者血清识别,免疫原性良好。结果表明我们成功获得东亚飞蝗精氨酸激酶全长基因并表达出重组AK蛋白,重组AK蛋白具有良好的免疫反应性。     

东亚飞蝗羧酸酯酶基因的克隆和原核表达

羧酸酯酶是昆虫体内重要的代谢解毒酶系,其主要功能是水解和结合内源性和外源性含有酯键的有毒物质,减缓其到达靶标部位的时间。东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis(Meyen)是我国重要的农业害虫,对其羧酸酯酶基因克隆和表达有助于深入探索杀虫剂代谢毒理机制。本研究首先对羧酸酯酶基因(CarE4)进行了克隆,并将其插入到pCold TF DNA Vector中,在大肠杆菌中进行了原核表达,最后用疏水层析和离子交换层析方法对目的蛋白进行了纯化。本文成功建立了羧酸酯酶蛋白原核表达和纯化技术体系,为进一步研究东亚飞蝗羧酸酯酶的生理功能、结构特点和作用原理提供了基础资料。     

微孢子感染东亚飞蝗实时定量PCR内参基因的筛选

[目的]筛选出微孢子Paranosema locustae感染条件下东亚飞蝗Locusta migratoria实时定量PCR最适内参基因.[方法]本研究应用实时荧光定量PCR技术测定东亚飞蝗甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因(Glyceralde-hyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)、1...     

东亚飞蝗中肠几丁质酶基因的克隆、序列分析及组织定位

通过RACE方法,克隆了东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis (Meyen)几丁质酶基因 (LmChi)cDNA全序列 (GenBank 登录号：EF092841)。获得的cDNA全长1 604 bp,其中可读框1 452 bp, 编码483个氨基酸。推测其氨基酸序列与18家族昆虫几丁质酶有较高的相似性。与其他几丁质酶一样,东亚飞蝗几丁质酶序列也包含一个信号肽、一个几丁质酶活性位点、一个碳端丝氨酸富集区和一个几丁质结合域。半定量RT-PCR研究表明,LmChi基因只在东亚飞蝗不同发育阶段的中肠组织中表达,而在东亚飞蝗体壁、前肠和后肠均没有发现LmChi基因的转录。     

东亚飞蝗与亚洲飞蝗的主成分及判别式分析

本文对采用自我国西北,西南地区散居型飞蝗标本之１１个数量性状进行了主成分和判别式分析。个体水平上的主成分分析说明：飞蝗个体在空间上存在着连续变异。鉴于使用传统的形态测量方法有时难以在个体水平上明确划分亚洲飞蝗和东亚飞蝗,我们这个两个亚种的雌性和雄性分别建立了线性判别函数：Ｖ（雌性）＝－３５．３７℃＋２．７２Ｍｘ－１．７１Ｖ＋４．３１Ｅ／Ｆ;Ｖ（雄性）＝－１７．２２＋９．１１Ｈ－５．６４Ｐ－１．０５     

东亚飞蝗UBX结构域包含蛋白基因 LmUBX2 的克隆和表达分析

【目的】UBX结构域包含蛋白是p97/CDC48的辅助因子。p97在泛素化相关的多种细胞过程中起着重要的作用,如依赖泛素 蛋白酶体系统的蛋白质降解和同型膜融合等。本研究旨在克隆东亚飞蝗 Locusta migratoria manilensis (Meyen)的UBX结构域包含蛋白基因,分析其组织和发育表达格局,为进一步研究UBX结构域包含蛋白基因的功能奠定基础。【方法】通过分析东亚飞蝗的转录组数据克隆UBX结构域包含蛋白基因,采用实时定量PCR技术分析该基因在不同发育时期和成虫不同组织中的表达水平。【结果】克隆到东亚飞蝗的一个UBX结构域包含蛋白基因,命名为 LmUBX2。 LmUBX2 开放阅读框长1 020 bp,编码399个氨基酸,预测分子量和等电点分别为37.8 kDa和6.03,与其他UBX结构域包含蛋白的氨基酸一致性为37%~64%,N端和C端分别有一个保守的UBA结构域和UBX结构域。序列比较和系统发育分析发现 LmUBX2 属于SAKS1亚家族。定量分析发现,LmUBX2 在整个生命周期中都有表达,但成虫期的表达水平最高;在检测的所有组织中都有表达,但在精巢和卵巢中表达水平最高。【结论】研究结果说明 LmUBX2 可能参与东亚飞蝗多种生理过程,尤其可能与东亚飞蝗的生殖有关,但还需深入研究。     

东亚飞蝗hunchback基因在卵子形成和胚胎发育过程中的原位表达

hb（hunchback）基因是昆虫胚胎前后轴模式形成的关键基因．对东亚飞蝗（Locusta migratoria manilensis,Meyen）hb基因的功能已有报道,但其表达模式还不清楚．为了研究胁基因在东亚飞蝗卵子形成和胚胎发育过程中的时空表达情况,本研究采用免疫组化方法在蛋白质水平上检测了hb基因的时空表达模式．在卵子形成过程中,hb基因局限在卵细胞核区中表达,随着卵子的发育逐渐移至卵细胞的后端;卵受精后,核区里的Hb蛋白向外扩散,在卵后端形成浓度梯度;胚盘期,hb基因在胚盘中央呈带状表达;胚盘分化为原头和原躯干后,表达条带变宽,并呈现出梯度表达,该表达区域将形成颌、胸部的部分体节;随着腹节开始形成,hb基因在颌胸部的表达逐渐减弱,而在腹部后端的“生长区”表达,并呈现出不连续性．经比较,hb易基因在昆虫颌胸部的表达较为保守,而在卵子形成过程中和腹部的表达具有较大的变异性．与黑腹果蝇等长胚带昆虫相比,东亚飞蝗hb基因在体节形成的基因级联调控中具有更重要、更直接的调控作用．     

斑马鱼fem-1c cDNA克隆与表达分析

为进一步探究鱼类性别决定的相关机理, 增加对鱼类性控基因表达和功能的认识, 克隆斑马鱼fem-1c 基因并对其进行表达分析。研究采用RACE-PCR方法从斑马鱼卵巢组织cDNA中克隆了fem-1c的cDNA全长序列, 其大小为2701 bp, 编码618个氨基酸。生物信息学分析显示, 斑马鱼FEM-1C蛋白包含9个ANK结构域、2个TPR结构域和2个低复杂性区域, 与其他脊椎动物的FEM-1C蛋白序列保守性较高。脊椎动物的fem-1c与tmed7、trim36等邻近的45个基因具有保守的同线性关系。半定量RT-PCR实验结果显示斑马鱼fem-1c在受精后17d开始表达, 并特异地表达于成体卵巢组织中。RNA原位杂交结果显示, fem-1c基因mRNA定位于卵巢组织的Ⅰ期和Ⅱ期卵母细胞胞质中。fem-1c的时空表达特征暗示其在斑马鱼卵巢分化中具有重要作用。       

不同地区的东亚飞蝗肠道微生物多样性分析

【目的】鉴于肠道微生物在昆虫环境适应过程中发挥重要作用,探索中国不同地区分布的东亚飞蝗肠道微生物多样性情况。【方法】本文利用Illumina NovaSeq测序平台对中国4个代表性蝗区的东亚飞蝗(Locusta migratoria manilensis Meyen)肠道微生物进行16S rRNA基因测序和分析,探究其多样性。【结果】分布区域、发育时期和性别对东亚飞蝗肠道微生物结构均影响明显,其中分布区域的影响最为显著,其次为性别和发育时期。多样性分析发现,采自广东省清远市和河北省沧州市的东亚飞蝗肠道微生物多样性差异性较大,所选取的8个环境因子中平均气温和降水量可影响东亚飞蝗的肠道菌群多样性。【结论】研究结果从共生微生物和环境因素角度解析了东亚飞蝗的环境适应性,为研制地理溯源技术和开发微生物制剂提供了科学依据。     

Fecal volatile components elicit aggregation in the oriental migratory locust,Locusta migratoria manilensis (Orthoptera: Acrididae)

Abstract The aggregation components from fecal volatiles of the oriental migratory locust, Locusta migratoria manilensis were identified with gas chromatographic/electroantennographic detector (GC‐EAD), GC‐MS (mass spectrometry) analyses and behavioral bioassays. Both last instar nymphs and adults of the oriental migratory locust have similar aggregation pheromones in their volatiles. A total of 11 electrophysiologically active compounds, namely, hexanal, cyclohexanol, heptanal, phenol, 2,5‐dimethyl‐pyrazine, benzyl alcohol, benzaldehyde, guaiacol, nonanal, 2,6,6‐trimethyl‐2‐cyclohexene‐1,4‐dione and decyl aldehyde were identified in the fecal volatiles of 2‐day‐old immature adult male locusts. Only hexanal, nonanal, benzaldehyde, cyclohexanol and 2,5‐dimethyl‐pyrazine elicited significant aggregation responses in immature 2‐day‐old adult males. However, adult males had significantly lower behavioral responses to synthetics of five single compounds than the blend of cyclohexanol, 2,5‐dimethyl‐pyrazine, benzaldehyde, nonanal, hexanal in ratios of 100: 100: 2: 60: 30 in the range of 30–60 μg/mL. We propose that it is the blend of these five compounds that plays a key role in eliciting and sustaining aggregation in gregarious oriental migratory locusts. These results also showed that the aggregation pheromones of the oriental migratory locust are significantly different from those found in the desert locust.     

蝗虫微孢子虫病对东亚飞蝗聚集行为的影响

采用行为生测法和触角电位法研究了感染蝗虫微孢子虫病的东亚飞蝗对其聚集信息素粗提物的行为反应。在第3龄时部分蝗虫每头接种10^6个蝗虫微孢子虫,与健虫同一条件下饲养。用二氯甲烷从健康蝗虫的粪便、体表或卵囊中抽提聚集信息素,粗提物经纯化和浓缩后保存于冰柜中待用。结果表明,感病飞蝗对其信息素的感受能力下降,聚集行为反应减弱。行为生物测定发现,微孢子虫病对第4龄雌性蝗虫和第5龄蝗虫的聚集行为有明显的抑制作用,而对第4龄雄蝗的影响较小;总的看来,信息素粗提物对感病雄蝗和高龄蝗虫的作用分别高于对感病雌蝗和低龄蝗虫的作用。触角电位(EAG)测定表明,感染了微孢子虫病的东亚飞蝗蝗蝻和成虫,对其信息素粗提物的敏感性降低,且对不同来源的聚集信息素的电生理反应不同,其中对从雄性成熟蝗虫、第4龄蝗蝻及第5龄病虫的粪便中抽提制备的信息素粗提物、第4龄蝗蝻粪便挥发物、第4龄蝗蝻活虫体表挥发物的电生理反应显著下降;但对第5龄雌蝗和第5龄散居型蝗虫的粪便抽提物的电生理活性,病健虫无明显差异。此研究结果证明,施用微孢子虫治蝗时,微孢子虫对蝗虫的聚集行为有明显的影响,为微孢子虫的控害机理提供了新的证据。     

东亚飞蝗耐高温能力及其体温调节行为

为明确东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis的耐高温能力和体温调节行为, 采用高温饲养、提供辐射热源和风力等方法, 对东亚飞蝗各发育期的高温耐受能力、体温（body temperature, Tb）与环境温度（air temperature, Ta）和辐射温度（radiant temperature, Tr）的关系、飞蝗对辐射热的选择行为、体温升高速率以及辐射角度和风力对体温的影响进行了研究。结果表明: 东亚飞蝗44℃下饲养, LT90 最长为326.4 h; 50℃下, LT90可达20.6 h。无辐射热条件下, Tb随Ta的上升而升高, 当Ta升至32℃, 蝗虫出现体温调节行为; Ta以0.5℃/min速率上升时, 出现体温波动的个体数占试虫总数的53.7%, Tb平均波动温差为1.15℃, 平均波动时间为5.2 min, Tb平均波动起始温度为47.2℃, 成虫致死时间略长于若虫。有辐射热条件下, 随笼顶辐射温度的逐渐升高, 飞蝗趋向选择温度相对较低的笼底, 试虫体温调节较无辐射热条件下强; 辐射角度和风力均对飞蝗的体温有显著影响。结果显示东亚飞蝗对高温的耐受能力较强, 并且具有明显的体温调节行为, 可调节体温达到最佳生理状态。     

东亚飞蝗行为和形态型变的判定指标

通过田间、室外罩笼、室内行为测试等一系列实验,研究了东亚飞蝗群居型和散居型之间的行为和形态差异。确立了东亚飞蝗不同生态型个体的形态和行为指标．结果表明,雌雄散居型蝗蝻每分钟的跳跃次数均在1．4以下,转向次数分别在1．3和1．4以下;雌雄群居型蝗蝻每分钟的跳跃次数均在1．6以上,转向次数分别在1．6和1．5以上．群居型蝗虫的跳跃次数、转向次数显著高于散居型蝗虫。所以跳跃次数、转向次数可作为东亚飞蝗行为型变判定指标．在同型不同性别的蝗虫之间行为型变指标没有显著差异．F／C值可作为4龄以上东亚飞蝗的形态型变判定指标。而E／F值可作为东亚飞蝗成虫的形态型变判定指标．两型的F／C值都随龄期的增长而增加,且同龄期雄虫F／C均大于雌虫F／C．F／C、E／F值在不同型态和同型不同性别间均存在极显著差异．因此,确定两型形态型变标准时应将雌、雄虫分开,即雌性和雄性散居型第4、5龄及成虫的F／C值分别大于2．5、2．8、3．3和2．6、2．9、3．5;雌性和雄性群居型第4、5龄及成虫的F／C值分别小于2．5、2．7、3．1和2．5、2．8、3．3．成虫的E／F值也可以作为成蝗形态型变的判断指标．     

东亚飞蝗山西两地理种群酯酶特性的比较研究

对东亚飞蝗山西临猗和永济2个地理种群的酯酶特性进行了比较研究.非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳图谱显示:以a-乙酸萘酯为底物染色,2个东亚飞蝗种群谱带差别不明显.但是,酯酶动力学研究结果表明:以a-乙酸萘酯和α-丁酸萘酯为底物时,永济种群的酯酶活性分别是临猗种群的1.81倍和1.20倍.永济种群酯酶活性的增高可能与非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳图谱显示出较临猗种群多出的酶带有关.体外酯酶抑制动力学研究表明:永济和临猗2种群所含酯酶大都为B型酯酶,其含量分别为84.94%和91.47%.永济种群对对氧磷的耐受性要高于临猗种群,我们推测可能与2种群马拉硫磷使用背景不同有关.     

东亚飞蝗山西两地理种群酯酶特性的比较研究

对东亚飞蝗山西临猗和永济2个地理种群的酯酶特性进行了比较研究。非变性聚丙烯酰胺凝胶电 泳图谱显示：以α-乙酸萘酯为底物染色,2个东亚飞蝗种群谱带差别不明显。但是,酯酶动力 学研究结果表明：以α-乙酸萘酯和α-丁酸萘酯为底物时,永济种群的酯酶活性分别是临猗 种群的1.81倍和1.20倍。永济种群酯酶活性的增高可能与非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳图谱显 示出较临猗种群多出的酶带有关。体外酯酶抑制动力学研究表明：永济和临猗2种群所含酯酶大 都为B型酯酶,其含量分别为84.94%和91.47%。永济种群对对氧磷的耐受性要高于临猗种群 ,我们推测可能与2种群马拉硫磷使用背景不同有关。     

白洋淀东亚飞蝗持续大发生浅析

进入 90年代以来 ,白洋淀蝗区东亚飞蝗Locustamigratoriamanilensis(Meyen)持续大发生 4次 ,是50年来十分罕见的。究其原因 ,主要受白洋淀水位变化的影响 ,其中 8月水位的高低直接影响翌年夏蝗发生程度 ,其次是生态环境和气候条件等因素的影响。     

Mechanisms of organophosphate resistance in a field population of oriental migratory locust, Locusta migratoria manilensis (Meyen)

The susceptibilities to three organophosphate (OP) insecticides (malathion, chlorpyrifos, and phoxim), responses to three metabolic synergists [triphenyl phosphate (TPP), piperonyl butoxide (PBO), and diethyl maleate (DEM)], activities of major detoxification enzymes [general esterases (ESTs), glutathione S-transferases (GSTs), and cytochrome P450 monooxygenases (P450s)], and sensitivity of the target enzyme acetylcholinesterase (AChE) were compared between a laboratory-susceptible strain (LS) and a field-resistant population (FR) of the oriental migratory locust, Locusta migratoria manilensis (Meyen). The FR was significantly resistant to malathion (57.5-fold), but marginally resistant to chlorpyrifos (5.4) and phoxim (2.9). The malathion resistance of the FR was significantly diminished by TPP (synergism ratio: 16.2) and DEM (3.3), but was unchanged by PBO. In contrast, none of these synergists significantly affected the toxicity of malathion in the LS. Biochemical studies indicated that EST and GST activities in the FR were 2.1- to 3.2-fold and 1.2- to 2.0-fold, respectively, higher than those in the LS, but there was no significant difference in P450 activity between the LS and FR. Furthermore, AChE from the FR showed 4.0-fold higher activity but was 3.2-, 2.2-, and 1.1-fold less sensitive to inhibition by malaoxon, chlorpyrifos-oxon, and phoxim, respectively, than that from the LS. All these results clearly indicated that the observed malathion resistance in the FR was conferred by multiple mechanisms, including increased detoxification by ESTs and GSTs, and increased activity and reduced sensitivity of AChE to OP inhibition.