鳞翅目昆虫抗病毒免疫反应的研究进展

鳞翅目昆虫种类繁多,对农业生产和人类生活产生重大影响,宿主昆虫与病毒相互关系的研究对于利用病毒杀虫剂进行害虫治理和益虫病毒性疾病的预防具有重要意义.因此,鳞翅目昆虫与病毒的互作研究显得尤为重要,宿主昆虫的免疫系统在抗病毒感染过程中发挥着关键作用,对病毒产生不同程度的免疫反应.本文综述了昆虫围食膜和中肠对病毒入侵的防御作用,病毒进入体腔后昆虫所产生的细胞免疫和体液免疫反应,以及RNAi、细胞的自噬与凋亡、Toll、Imd、JAK-STAT和STING信号通路等相关的抗病毒免疫途径,并对昆虫抗病毒免疫研究的制约因素和未来鳞翅目昆虫抗病毒免疫的研究重点进行了讨论,以期为害虫的生物防治和益虫疾病的防控提供理论依据.     

昆虫共生微生物：研究进展与展望

昆虫共生微生物是指与昆虫宿主建立持久互作关系的微生物，这些微生物分布于昆虫的体表、肠道、血腔或者细胞内，参与调节宿主昆虫的多种生理功能。昆虫-共生微生物互作研究涉及多个学科领域的交叉。深入研究昆虫共生微生物的功能及其与宿主的互作关系不仅有助于阐明重要的生命科学机理，还将为害虫治理和虫传病害的防控以及益虫的有效利用提供新的思路和方法。近年来，我国学者在昆虫微生物组研究领域取得显著进展，在多个研究方向取得重要成果。本文概述了国内外昆虫共生微生物研究的最新进展，介绍了本专辑论文的主要研究内容，并提出了值得关注的3个研究方向：(1)昆虫细胞内共生微生物的功能；(2)昆虫调控共生微生物丰度和传播的机制；(3)昆虫共生微生物的遗传改造和应用。     

昆虫体外共生菌研究进展

昆虫体外共生菌是指能在体外与宿主发生互利共生关系的微生物。体外共生菌虽然不如肠道微生物那样普遍存在于昆虫中,但也在宿主生长发育过程中扮演着重要的角色。昆虫体外共生菌一般寄生于昆虫体表或体内特异器官(如储菌器),在特定时期转移到植物组织中。体外共生菌产生的挥发物能作为宿主定位寄主植物的信号物质,能为宿主提供生长发育所需的营养物质,还参与了宿主体外免疫。对昆虫体外共生菌的研究,不仅能进一步揭示昆虫与微生物之间的互作关系,丰富昆虫共生菌的研究,还能从共生菌的角度探索害虫引诱剂和昆虫免疫豁免机制。本文对昆虫体外共生菌寄生方式、传播途径、对宿主的影响等研究成果进行了综述,旨在为害虫综合防控提供新思路。     

鳞翅目昆虫病原微孢子虫研究进展

微孢子虫广泛存在于鳞翅目昆虫中,是一类重要的病原微生物。微孢子虫病一方面影响野外昆虫种群的自然平衡,另一方面对家蚕、柞蚕等经济和资源昆虫造成了严重的危害。微孢子虫分子生物学研究基础相对薄弱,再加上微孢子虫表面坚厚的孢壁,无疑增加了研究难度。随着核酸、蛋白质等生物大分子分离制备方法和高通量测序技术的不断更新发展,基于各种组学(Omics)研究微孢子虫的工作方兴未艾,并且有了一些重要的发现。本文综述了微孢子虫与鳞翅目昆虫寄主的相互作用及寄生于鳞翅目昆虫的病原微孢子虫基因组、转录组和蛋白质组进展情况,以期为微孢子虫的深入研究提供参考。这些昆虫微生物研究将为鳞翅目害虫生物防治提供新的思路,并对家蚕等经济昆虫微粒子病的诊断、防控及治疗产生积极影响。     

芹菜夜蛾核型多角体病毒D克隆株某些理化性质的研究

杆状病毒由于其专一致死宿主昆虫、对人畜无害、无环境残留、害虫不易产生抗性等优点,广泛用于农林有害昆虫的防治,但杆状病毒杀虫剂也具有杀虫谱窄、杀虫速度慢等缺点.后来科学家先后发现了广谱毒株——苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(Autographa californica nuclear polyhedrosis virus AcNPV)、芹菜夜蛾核型多角体病毒(Syngrapha falcifera nuclear polyhedrosis virus SfaNPV),可感染磷翅目三十多种昆虫,前者对已产生农药抗性的常见农业害虫小菜蛾、棉铃虫不敏感,而后者对它们有较高毒力[1～3].我们实验室通过空斑纯化技术得到 Sfa- D 克隆株,此毒株对多种农业害虫具有很强的毒力.本文对该毒株的理化性质做了较为详细的研究,以期为该株病毒的利用提供理论依据.     

DNA甲基转移酶参与调控斜纹夜蛾和家蚕幼虫的生长

DNA甲基化是真核生物生长发育过程中基因表达的一种重要调控机制。本研究以鳞翅目农业害虫斜纹夜蛾Spodoptera litura和模式昆虫家蚕Bombyx mori为材料,研究了甲基化对幼虫生长的影响。研究结果表明,注射甲基化抑制剂5-Aza-d C后,不正常斜纹夜蛾比对照增加了36%,家蚕的增加了58.8%,不正常虫的生长发育缓慢、体型变小。斜纹夜蛾DNA甲基转移酶Sldnmt1 RNAi获得了相似的结果,不正常幼虫率比对照增加了35%。检测家蚕Bmdnmt1的m RNA水平,发现Bmdnmt1在5龄期的翅原基、脂肪体、表皮和中肠均有表达,其表达量在翅原基中的为最高;在翅原基和脂肪体中,Bmdnmt1的含量在5龄初期比在预蛹期的要高。初步分析了甲基化抑制剂处理后的家蚕脂肪代谢相关基因的表达,发现脂肪酶和乙酰辅酶A结合蛋白的m RNA水平在注射5-Aza-d C后48 h显著下调。研究结果初步表明了DNA甲基化参与调控了鳞翅目幼虫的生长发育,脂肪代谢可能是DNA甲基化调控的其中一个通路。     

昆虫肠道的宏基因组学:微生物大数据的新疆界

微生物作为自然界中普遍存在的生命体,通常以"微生物群落"的形式共存。这些物种相互协作适应环境变化的同时,也对环境产生了长期而深刻的影响。随着人类对于微生物了解的深入,微生物群落基础研究及其在健康和环境等领域的应用研究日益重要。昆虫肠道内存在种类繁多、数量庞大的微生物,一方面,这些肠道微生物种群结构的多样性与昆虫种类、龄期、消化道形式、食物的来源、环境等都息息相关。另一方面,这些菌群也对宿主的一些生理活动有着一定的影响。随着高通量测序技术、组学技术的发展,昆虫肠道宏基因组大数据挖掘和应用已经成为研究热点,极大地推动人类微生物资源利用的能力。本文概述了昆虫肠道微生物宏基因组学的发展现状和发展趋势,特别是肠道宏基因组学大数据的挖掘工具和应用,以及现阶段昆虫肠道宏基因组学的研究进展、应用、优势和瓶颈,并对今后昆虫肠道微生物组大数据研究方向进行展望。     

昆虫肠道蛋白酶作用下δ内毒素的毒性肽及毒力特异性的变化*

本文报道杀斜纹夜娥(Prodenia lirura)δ-内毒素和杀鞘翅目昆虫δ-内毒素经昆虫肠液蛋白酶及胰蛋白酶作用后,其毒性肽及毒力特异性的变化。 以Sephadex G75柱层析提纯的130kD原毒素,经斜纹夜蛾幼虫肠液蛋白酶作用后,产生的70kD与75kD抗蛋白酶多肽(PRP)对斜纹夜蛾和家蚕皆有毒;经家蚕幼虫肠液蛋白酶作用后,产生的62kD与65kD的PRP失去对斜纹夜蛾的毒性,仅对家蚕有毒;经胰蛋白酶作用后产生的65kD与68kD的PRP,其毒力特性与经家蚕肠液蛋白酶作用后的相似。斜纹夜蛾肠液蛋白酶作用后产生的PRP,可进一步被家蚕肠液蛋白酶或胰蛋白酶降解为63-65kD的PRP,此种多肽对斜纹夜蛾无毒,对家蚕有毒。杀鞘翅目昆虫的原毒素不能为胰蛋白酶和粘虫肠液所完全降解。证明不同种类昆虫的肠道蛋白酶对占-内毒素蛋白质的作用位点不同,δ-内毒素对宿主昆虫的毒力特异性与其肠道蛋白酶的特性密切相关。     

昆虫与其肠道菌群互作机理的研究进展及其在害虫管理中的应用前景

昆虫肠道中栖息着真菌、病毒、细菌、原生动物和古菌等种类繁多、数量庞大的微生物,总称为肠道微生物群。其中,细菌是最主要的类群,统称为肠道菌群。一方面,肠道菌群广泛参与了宿主昆虫的生长发育、免疫防御与器官稳态维持、抗药性的产生、逆境抗性和社会行为等众多关键生理过程。另一方面,昆虫的肠道免疫系统中有一套精细的调控机制来维持宿主与其肠道菌群之间的共生关系。高通量测序技术与组学技术的发展和应用极大地促进了对昆虫体内微生物群的结构与功能的认识和理解,并明显提高了人类对昆虫微生物资源的利用能力。本文综合介绍了关于昆虫肠道菌群的组成、功能及其与宿主互作机理等方面的研究现状,并在此基础上对昆虫耐受与调控其肠道菌群稳态的机理研究及其相关的应用前景进行了展望。     

昆虫肠道微生物的研究进展和应用前景

昆虫肠道的独特结构和理化性质为多种多样的微生物定殖提供了特殊环境,肠道微生物的群落组成与宿主昆虫的生长发育、代谢繁殖等生命活动密切相关。种类丰富多样、生态位分布广泛的昆虫体内含有大量特化的肠道微生物群落,经过长期协同进化形成的共生关系具有多方面无可替代的优势。这种相对稳定的共生关系对昆虫整个生命周期具有极其重要的作用,肠道微生物不仅为宿主提供重要的营养物质、协助消化食物、提高宿主防御和解毒能力,还影响宿主昆虫的寿命、发育周期以及交配与繁殖能力等。同时,昆虫肠道微生物在农业、生态、医药以及能源环保等多个学科领域也显示出了巨大的应用前景。本文就昆虫肠道微生物群落的多样性、功能和影响肠道微生物生存因素,以及应用前景等方面进行综述,讨论了昆虫肠道微生物的最新研究进展。     

昆虫肠道菌群的功能研究进展

昆虫肠道为某些微生物提供了一个特定的定殖环境,这些肠道菌群也为其宿主提供了很多潜在的有益作用。因而昆虫在一定范围和程度上表现出对肠道菌群的依赖并形成一种互惠互利的共生关系。近年来,随着高通量测序技术的广泛应用,促进了肠道菌群及其功能基因的研究。也为进一步了解如何区分非致病性菌(共生菌)和致病菌(病原菌)的致病机理、调控昆虫肠道菌并用来防治害虫或保护授粉昆虫在内的有益昆虫奠定了基础。本文概述了昆虫肠道菌群定殖环境、起源和进化以及传播方式,综述了近年来昆虫肠道菌群功能研究的最新进展,并对今后昆虫肠道菌群的研究方向进行了展望。     

小菜蛾Gloverin like抗菌肽对蝉拟青霉侵染的响应研究

抗菌肽是昆虫天然免疫的重要成分,在抵御病原物的侵染中发挥着重要的作用。昆虫Gloverin抗菌肽是一类仅在鳞翅目昆虫中存在的富含甘氨酸抗菌肽。本研究在转录组测序的基础上对小菜蛾抗菌肽gloverin like基因进行了克隆,其开放阅读框序列全长519 bp,编码172 aa,信号肽为1-17 aa。序列分析表明其序列中甘氨酸的比例为15%,与鳞翅目昆虫Gloverin抗菌肽具有较高的同源性。qRT-PCR结果表明小菜蛾抗菌肽gloverin like基因在脂肪体和血细胞组织中表达量较高。蝉拟青霉、金黄色葡萄球菌及大肠杆菌均可诱导小菜蛾抗菌肽gloverin like基因上调表达,蝉拟青霉诱导12 h后表达量达到最高。利用LC-MS方法在蝉拟青霉侵染的小菜蛾幼虫血淋巴中鉴定出小菜蛾Gloverin like、Gloverin抗菌肽以及Lysozyme II、Transferrin、Prophenoloxidase等抗菌效应蛋白。与对照相比,蝉拟青霉侵染后小菜蛾Toll通路4个免疫基因(βGBP、Toll、Cactus和Dorsal)表达量上升。本研究在抗菌肽方面为进一步研究小菜蛾抵御病原真菌入侵的分子机制提供基础信息,也为新的害虫防治方法提供了思路和靶标。     

昆虫肠道微生物稳态的调控机制

稳定的肠道微生物内环境是肠道微生物与肠道免疫反应相互作用的结果。在不断的进食过程中,昆虫肠道微生物种类和数量不断发生变化,肠道微生物与肠道上皮细胞之间形成了复杂的、动态的平衡机制。昆虫肠道上皮细胞可以感知有益和有害条件并利用免疫调控通路来实现微生物种群稳态的动态调节,例如双重氧化酶-活性氧(dual oxidase-reactive oxygen species, Duox-ROS)系统和免疫缺陷(immunodeficiency, Imd)信号通路可以感知肠道微生物数量变化并参与到肠道微生物稳态调节过程。除此之外,肠道微生物群也会通过群体感应(quorum sensing, QS)释放相应的效应因子来调节菌群行为,间接性起到稳态调节的作用。因此,本文综述了昆虫肠道中物理防御、免疫信号通路以及肠道微生物通过QS在昆虫肠道微生物稳态维持中的作用,加深对肠道组织与肠道微生物互作关系的认识。未来将继续对更多种类昆虫体内微生物的稳态调控机制及调控机制间的作用关系进行研究,并基于调控机制设计开发改变肠道微生物稳态的新型农药,为实现有效害虫防治提供新的靶标和思路。     

蜜蜂肠道菌群定殖研究进展

肠道菌群在其宿主健康中发挥着各种各样的重要功能。蜜蜂是高度社会化的昆虫,其肠道菌群与大多数昆虫明显不同,由兼性厌氧和微好氧的细菌组成,具有高度保守性和专门的核心肠道微生物群。近年来的研究表明,蜜蜂肠道微生物群在代谢、免疫功能、生长发育以及保护机体免受病原体侵袭等方面起着重要作用,并已证实肠道微生物在蜜蜂健康和疾病中起着重要作用,肠道微生物群的破坏对蜜蜂健康会产生不利影响。本文综述了蜜蜂肠道菌群的特征及菌群定殖研究进展,介绍了蜜蜂的日龄、群体、季节等对蜜蜂肠道菌群定殖的影响,探讨了宿主的功能和新陈代谢对肠道菌群的影响。     

草坪地灰翅夜蛾的发生与防治药剂筛选

灰翅夜蛾Spodoptera mauritia是危害草坪的重要害虫。药剂测定试验表明,抑太保,氯氰菊酯,灭多威等药剂对灰翅夜蛾有较高毒力。对3龄初幼虫的LC50为0.4895-2.3672mg/L。4龄以上害虫耐药性显著增强。     

CIBA-Geigy开发蝎毒控制虫害

包括CIBA-Geigy(北卡罗来纳,美国)的研究人员、加利福尼亚大学的科学家和Jawraharlal Nehru大学的New Delhi的一个研究小组报道了他们在新型病虫害防治物质方面的重要进展。方法包括用携带昆虫选择毒素(AaIT)的重组核多角体病毒(NPV)感染害虫,AaIT是从蝎子Androctonus australis中分离的。重组苜蓿银纹夜蛾(Autographa californica)NPV经口侵染一些重要的鳞翅目昆虫,包括实夜蛾属(Heliothis)、粉夜蛾属(Trichoplusia)和灰翅夜蛾属(Spodoptera)的夜蛾。该病毒能有效的缩短致死时间,其2龄幼虫的LT50为88.0小时,相比之下野生型AcNPV的LT50为125小时。这表明AaIT以较低的浓度存在于幼虫的血淋巴中。     

单胃动物肠道微生物菌群与肠道免疫功能的相互作用

动物胃肠道栖息着大量的微生物,这些微生物及其代谢产物在营养、免疫等方面对宿主的健康有重要的意义。近年来研究发现肠道微生物与免疫系统间存在密切的交流和互作机制,尽管肠道共生菌具有定植抑制效应,但肠道微生物也可通过其特定组分刺激免疫细胞如Tregs细胞、Th17细胞的分化,肠道菌群的紊乱可能导致细菌移位、肠道屏障功能损伤,影响机体健康。宿主免疫系统可通过分泌多种免疫效应因子如MUC、sIgA、ITF、RegIIIγ、α-防御素等调节肠道微生物的分布和组成,调节肠道菌群的稳态。本文综述了单胃动物肠道微生物菌群的组成,深入探讨了肠道微生物菌群与动物肠道免疫功能之间的相互作用。     

鳞翅目昆虫中肠Bt杀虫蛋白受体研究进展

杀虫晶体蛋白(insecticidal crystal proteins,ICPs;含有Cry和Cyt 2大家族)和营养期杀虫蛋白(vegetative insecticidal proteins,Vips)等Bt杀虫蛋白可有效防治鳞翅目害虫,其中Cry应用最广泛。然而,一些地区的鳞翅目害虫已对Bt杀虫蛋白产生了抗性。目前,普遍认为鳞翅目昆虫中肠受体与Bt杀虫蛋白结合能力的改变是导致其对Bt杀虫蛋白产生抗性的最主要因素。在鳞翅目昆虫中,Cry受体是研究得最为透彻的Bt受体,已经被证实的有氨肽酶N、钙黏蛋白、碱性磷酸酶和ABC转运蛋白等。Vips杀虫蛋白类与鳞翅目昆虫中肠受体的结合方式与Cry杀虫蛋白相似,但结合位点与Cry杀虫蛋白不同。本文从结构特点、作用机制及不同鳞翅目昆虫间的表达差异等角度对以上4种鳞翅目昆虫中肠Bt受体进行了综述,并提出如下展望:(1)以棉铃虫或小菜蛾等鳞翅目昆虫为农业害虫模式生物进行深入研究,阐明其对Bt杀虫蛋白产生抗性的机制,为研究其他鳞翅目农业害虫对Bt杀虫蛋白产生抗性的机制提供理论借鉴;(2)鉴于在不同鳞翅目昆虫间,中肠Bt受体与Bt杀虫蛋白结合存在差异,且同一Bt杀虫蛋白与鳞翅目昆虫Bt受体并不专一性结合,Bt杀虫蛋白多基因组合策略是较为有效的田间鳞翅目昆虫防治策略,是今后一段时间内Bt杀虫蛋白应用的发展方向。     

蛾翅数学形态特征用于夜蛾分类和鉴定的可行性研究

摘要: 为探讨蛾翅数学形态特征(MMC)在夜蛾科分类鉴定中的可行性, 本文利用数字化技术获得和处理昆虫图像, 对鳞翅目夜蛾科6种夜蛾的右前翅提取矩形度、 延长度、 叶状性、 偏心率、 球状性、 似圆度和不变矩Hu1、 Hu2等13项与大小尺度和方向均无关的数学形态特征, 并利用方差分析、 逐步判别分析和聚类分析等方法研究了各项数学形态特征在昆虫分类上作为分类特征的可行性、 可靠性和重要性, 并且从数学形态学角度对夜蛾科6个种的亲缘关系进行了分析。分析结果认为矩形度和延长度2个形态特征对这6种夜蛾的分类鉴定没有显著意义, 从而筛选出11个形态特征作为分类变量, 它们的作用大小依次为： （偏心率、 Hu5、 Hu7）＞Hu2＞似圆度＞球状性＞Hu3＞（叶状性、 Hu1、 Hu6）＞Hu4。利用蛾翅的这些特征参数成功地实现了对夜蛾科6种夜蛾的分类鉴定, 基于这些特征参数的6种夜蛾的亲缘关系远近与基于传统形态学的系统进化观点相同。研究表明蛾翅数学形态特征可应用于蛾类昆虫的快速鉴定, 为未来逐步实现蛾类昆虫的自动识别奠定了基础。