昆虫学研究进入基因组学时代

自2000年果蝇(Drosophila melanogaster)基因组公布以来,昆虫基因组学得到了快速发展并为昆虫学的研究思路和方法带来了革命性转变.本文介绍了近年来DNA测序技术和生物信息学的发展及其对昆虫基因组学研究的促进作用,综述了模式昆虫、卫生害虫、社会性昆虫和农业昆虫的基因组学研究现状,并对昆虫基因组学研究的意义和发展趋势进行了总结和展望.     

中国昆虫基因组学的研究进展

随着测序技术的革新和多种组学综合分析方法的应用,昆虫基因组学研究领域得到了迅速的发展。目前,我国昆虫学家已经发表了家蚕Bombyx mori、小菜蛾Plutella xylostella、飞蝗Locusta migratoria、榕小蜂Ceratosolen solmsi、褐飞虱Nilaparvata lugens、柑橘凤蝶Papilio xuthus、烟粉虱Bemisia tabaci等多种昆虫基因组图谱,同时在比较基因组学、功能基因组学、生物信息学以及基因编辑等研究领域也取得了突出的成绩。本文主要综述了近五年我国昆虫基因组学的重要进展,并提出了未来在数据分析、团队合作和基因操作等领域面临的挑战。     

蚜虫基因组及功能基因组研究进展

蚜虫作为刺吸式昆虫和植物病毒的传播者,已经成为严重威胁农业生产发展的重要害虫之一。近几年随着分子生物学的发展,尤其是基因组测序技术的进步,蚜虫基因组学和功能基因组学取得了重大突破,使我们对蚜虫特殊的生物学特征有了深层次的认识。本文就蚜虫与内共生菌关系、表型可塑性、发育和生殖、系统进化、解毒酶基因家族以及唾液腺方面在基因组和功能基因组水平上的研究进展进行了综述。     

基因组学与昆虫抗药性研究

主要综述近年来基因组学技术在昆虫抗药性研究中的应用以及取得的新成果、新进展。基因组学是对生物体整个基因组结构、功能及其进化的研究。遗传连锁作图、定位克隆、数量特性位点作图、微阵列分析及转录沉默等 ,是近年来常用的基因组学研究技术。研究表明 ,应用基因组技术不仅能揭示新的昆虫抗药性机制 ,发现并定位、克隆新的抗药性基因 ,还有助于发现新型的杀虫剂作用靶标 ,改进昆虫抗药性的检 (监 )测技术以及加深人们对昆虫抗药性进化的认识等。     

农业发展对作物功能基因组研究需求

作物生命科学研究对我国农业的可持续发展提供了强大的科技支撑,功能基因组研究是作物生命科学研究的核心领域之一。现通过提出我国农业发展中面临的一些主要问题,基于作物功能基因组学特别是水稻功能基因组学的最新研究成果,分析农业发展对作物功能基因组研究的多种需求,包括种质资源创新、重大应用价值基因的克隆和功能解析、基因编辑技术和全基因组分子育种。为了进一步满足农业发展对基因组学研究的需求,我国需要推进功能基因组研究,促进作物育种行业的转型、发掘更多的优异种质资源、培育重大突破的新品种,提升我国种业创新能力,不断增强我国功能基因组学对农业生物技术的贡献力度。     

昆虫气味结合蛋白研究进展

嗅觉在昆虫生命活动中起着重要的作用,气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)是昆虫嗅觉系统中发挥重要作用的蛋白之一,近年随着基因组学、转录组学的快速发展,越来越多的昆虫OBPs基因陆续被鉴定出来,部分OBPs的功能也逐步被证实。本文作者针对OBPs的种类、结构特征、表达分布、三维结构以及生理功能等方面进行了综述,为更多昆虫OBPs基因的鉴定及其功能研究提供参考,也为进一步揭示昆虫-环境间的化学通讯机理以及开辟害虫新的防治策略奠定基础。     

昆虫抗药性机制及抗性治理研究进展

化学杀虫剂的广泛使用,使昆虫产生抗药性的现象日渐突出。抗药性是一种潜在的、强大的、普遍的自然现象。研究昆虫的抗药性对于农林害虫防控、新型杀虫剂研发、生态环境的多样性等具有重要的意义。近年来随着昆虫基因组学的发展,昆虫抗药性研究取得突破性进展,本文介绍了基因组学在昆虫抗药性研究中的应用,着重概述了昆虫抗药性形成的分子机制以及其治理策略,并对今后如何延缓抗性的发展进行了探讨和展望。     

昆虫肠道菌群组学研究及功能和应用进展

近年来,随着昆虫微生态领域研究的发展,昆虫肠道菌群组学研究越来越受关注。由于昆虫肠道菌群种类繁杂、数量巨大、功能多样,因此,其组学研究方法的选取至关重要,与研究是否科学、高效及合理密切相关。常见的昆虫肠道菌群组学研究方法包括宏基因组学、蛋白质组学、代谢组学、培养组学及多组学技术。昆虫肠道菌群在与宿主长期共同进化中对宿主的营养代谢、生长发育、保护防御等起到了至关重要的作用,随着其功能研究的不断深入,昆虫肠道菌群应用研究也越来越广泛。本文将从昆虫肠道菌群的概述、组学研究方法的选择、昆虫肠道菌群的功能及应用4个方面,对近年来的研究进行总结,为昆虫肠道菌群的深入研究提供文献参考。     

重庆师范大学昆虫与分子生物学研究所

研究所成立于2007年,现有教学科研人员18人(其中教授4人,副教授8人),研究生40余人。建有分子生物学实验室,昆虫学实验室,蛋白质组学实验室,功能基因组学实验室,昆虫病原生物学实验室,生物信息学实验室,昆虫饲养室,昆虫标本馆等。     

信息与动态

国际昆虫中肠生物学研讨会第一轮通知在过去的几年里,全世界的科学家们在昆虫中肠生物学,包括生理学、生物化学、分子生物学、基因组学和蛋白组学等研究方面取得了很大的进展,这些进展为杀虫剂的作用机理,昆虫抗药性,昆虫与植物间的相互作用以及和疾病转播等方面的研究做出了显     

金小蜂基因组学研究前沿

金小蜂不仅是重要的昆虫天敌资源,还是理想的模式生物。2010年1月15日,3种金小蜂(丽蝇蛹集金小蜂Nasonia vitripennis、吉氏金小蜂N.giraulti和长角金小蜂N.longicornis)的基因组在《科学》上发表。这一事件标志着金小蜂研究"后基因组时代"的开始。金小蜂基因组测序完成后,科学家们就利用生物信息学、比较基因组学、功能基因组学等方法,基于基因组平台,在进化遗传学、发育生物学、神经生物学、行为学等领域开展了系列研究,取得了重要进展,国际著名杂志《昆虫分子生物学》和《遗传》还以特刊的形式进行刊载。本文就金小蜂基因组学相关研究取得的进展予以扼要概述,并探讨其研究方向和发展前景。     

国家自然科学基金动物学科资助昆虫生理学项目综述

昆虫生理学是昆虫学分支学科中发展最快的学科之一。本文对国家自然科学基金委员会生命科学部动物学科成立20多年以来昆虫生理学项目的资助情况进行了分析, 截止2009年, 昆虫生理学面上项目共资助92项, 占总资助项目1 208项的7.62%; 青年基金共资助16项, 占总资助项目132项的12.12%; 资助重点项目10项。目前, 我国昆虫生理学基础研究的发展已经从组织、 细胞水平深入到分子和基因水平。昆虫的基因组学, 昆虫发育的功能基因及激素调控, 寄主植物、 昆虫、 天敌三者之间的协同进化, 昆虫免疫及其机制等将是昆虫生理学的发展趋势。未来我国昆虫生理学研究应在研究方向、 人才队伍建设、 国际合作以及发挥基金的引领作用等几个方面有所加强。     

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。     

昆虫抗药性分子机制研究的新进展

昆虫抗性机制的研究对于抗性监测、治理及新农药的研制具有重要意义。在过去几十年中,人们对与昆虫杀虫剂抗性有关的昆虫行为、生理代谢活动以及作用靶标等进行了广泛的研究。已经证实,昆虫的抗药性与行为改变、生理功能改变、解毒功能增强以及靶标不敏感性有关。近年来,随着分子生物学以及昆虫基因组学的发展,昆虫抗药性的分子机理有了突破性进展,已发现并克隆了一些靶标基因,与抗药性相关的基因突变也得到广泛验证。本文综述了昆虫的抗药性机理在分子生物学上的研究最新进展,重点阐述了与昆虫抗性相关基因的扩增、表达及基因结构的改变等相关内容。     

系统RNA干扰及在昆虫中的应用

系统性是RNA干扰(RNA interference,RNAi)在植物和线虫中的一个重要特性,即RNAi沉默信号可以在细胞和组织间进行传递,近年来研究发现某些昆虫中也存在系统RNAi现象.RNAi技术对很多领域的发展具有重要的促进作用,包括功能基因组学和害虫防治等领域.综述线虫,昆虫的系统性RNAi研究概况以及RNAi在昆虫领域的应用现状,并展望其应用前景.     

水稻害虫转录组数据库

对于亚洲的一些国家,水稻是最重要的粮食作物,然而其产量却遭受数百种害虫的危害.尽管目前已存在许多控制虫害的策略,但是损失依然非常严重.RNA干涉被认为在农业害虫防控领域具有良好的应用前景,但是遗传信息的匮乏严重限制了该技术的应用.水稻害虫转录组数据库是一个综合性的数据库,其数据来源于8种最重要的水稻害虫的新一代测序结果.本数据库致力于为昆虫功能基因组学研究、昆虫治理及其他领域提供一个有条理的遗传信息平台,以满足上述研究领域的需要.另外,本数据库通过进化树的构建揭示出这些昆虫的进化关系.     

昆虫翅型分化的表型可塑性机制

翅多型现象在昆虫中广泛存在,是昆虫在飞行扩散和繁殖能力之间权衡的一种策略,对种群的环境适应性进化具有重要的意义。目前在植食性昆虫中研究较多,有关寄生蜂的翅型分化鲜见报道。综述了昆虫翅型分化的表型可塑性机制。遗传因素和环境因素均对昆虫翅的发育产生影响,基因型对翅型的决定具有显著作用,外界环境条件,包括温度、光周期、食物质量、自身密度、外源激素等因素对昆虫翅的发育也产生重要的调节作用,从而产生翅的非遗传多型性现象。此外,天敌的寄生或捕食作用可能会诱导某些昆虫的翅型产生隔代表型变化。对昆虫产生翅多型现象的生态学意义及其在生物进化过程中的作用进行了讨论,并探讨了寄生性昆虫翅型分化机制在生物防治上的可能应用途径。功能基因组学和表观遗传学的进一步发展可望为彻底揭示昆虫翅型分化机制提供新的机遇和技术手段。     

基因组学时代害虫治理的研究进展及前景

随着DNA测序技术的不断更新和生物信息学的快速发展,昆虫基因组学的研究与日俱增,提高了人们对种群遗传学和进化生态学的理解和认识,促进了对重要农业害虫的适应性和致害机理的研究,为安全、有效、可持续地开展害虫综合治理提供了新思路和新手段。近两年来,全球发布的昆虫基因组数量每年可达30个。在遗传学、生态学和进化论等生命科学基本原理和方法的指导下,基因组学的研究为揭示害虫遗传变异的内在机制、生态适应性策略和种群变动规律提供了重要的数据和信息资源,同时催生了一系列害虫治理新技术和新方法的研发与应用。为了进一步促进和加强基因组时代的害虫治理研究,拓展该领域研究的广度与深度,本文就昆虫基因组的研究,昆虫与植物协同进化模式及其互作机理,昆虫免疫和抗药性分子机制,以及害虫防治新技术等方面进行了综述,旨在为了解基因组时代害虫治理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。     

昆虫内共生菌及其功能研究进展

昆虫内共生菌与宿主之间的互作关系已逐渐成为昆虫学的研究热点之一。昆虫内共生菌具有协助宿主营养代谢、 逃避天敌攻击和增强抗药性等功能： 通过协助宿主营养代谢, 提供食物中缺乏的营养物质来弥补食物中营养物质的不足; 分泌抗菌肽、 毒素等物质以增强对外源寄生物等的防御能力, 抑制对宿主的不利影响; 同时, 也可以增强宿主抗逆性, 调控植物生理反应, 抑制植物对宿主的不利影响; 利用对抗逆性基因精确的表达调控来增强宿主抗药性等。因此, 内共生菌介导的宿主生物学性状的改变, 扩大了宿主昆虫的生态位, 成为昆虫生长发育过程中的重要调控因子。目前, 昆虫内共生菌的功能往往是通过研究宿主感染共生菌前后性状的变化而证实。近几年, 转录组学、 蛋白质组学、 基因组学等技术的进步, 促进了内共生菌与宿主昆虫共生机制研究的发展。通过研究内共生菌及其功能基因在昆虫种群动态中的作用, 特别是内共生菌感染对宿主生殖、 存活、 适应环境能力的影响, 将有利于揭示内共生菌与宿主的共生机制, 并最终为开发新的防控技术提供理论依据。本文针对昆虫内共生菌的功能进行了综述, 并对日后的研究方向进行了展望, 提供了研究昆虫内共生菌与宿主互作关系的方法及建议。     

中国农业昆虫生态调节服务价值估算

昆虫是生物多样性最丰富的物种类群,其在维持生态系统功能,维系并保持着自然界的生态平衡,满足人类需求中的具有重要作用。讨论了昆虫生态服务价值的定量估算方法,基于2007年统计数据,计算了我国农牧业生产中昆虫传粉功能、天敌昆虫控害功能和分解作用的服务价值。结果表明,昆虫在我国农业生产中传粉服务价值为6790.30×108元,占其当年农作物生产总经济价值的54.05%;天敌昆虫的控害服务价值为2621.00×108元,占其当年重要作物总经济价值的9.09%;分解昆虫(甲虫)对牧场牛羊排泄物的分解作用的价值远超过90.84×108元。由此估计出了我国2007年农业昆虫生态调节服务总价值超过9502.14×108元,相当于当年国内生产总值GDP的3.7%。显示昆虫所产生的生态调节服务价值,与我国森林或草地生态系统的直接和间接服务价值处于同一数量级,同样具有巨大的经济价值。为保护与利用昆虫生物多样性,发挥其生态服务功能奠定了基础。