温度和毒死蜱对灰飞虱雌成虫热激蛋白70和90基因的诱导表达特性研究

【目的】为了明确灰飞虱Laodelphax striatellus对温度和杀虫剂等环境胁迫因子的适应性进化机制,本文研究了高温和毒死蜱对该害虫热激蛋白70和90基因的诱导表达特性。【方法】利用生物测定法研究了灰飞虱的热激存活率和对毒死蜱的敏感性,采用实时荧光定量PCR技术测定了不同诱导温度、LC25剂量的毒死蜱诱导不同时间以及不同品系的Lhsp70-1、Lhsp70-2、Lhsp90-1和Lhsp90-2 4个基因表达量的变化。【结果】在27℃和31℃条件下,耐高温品系对毒死蜱的敏感性比对照品系分别降低1.39倍和1.95倍,42℃热激后毒死蜱抗性品系的存活率比敏感品系高23.58%。经过30、34、38和42℃热激1 h后,灰飞虱雌成虫Lhsp70-2、Lhsp90-1和Lhsp90-2的表达量分别上升1.4~2.5、1.7~3.3和1.1~2.0倍,Lhsp70-1表达量下降1.0~1.7倍;LC25剂量的毒死蜱处理0.5、8和12 h后,以上4个基因的表达量变化不显著或呈下降趋势。然而毒死蜱长期筛选后Lhsp70-2、Lhsp90-1和Lhsp90-2表达量分别上升2.32、1.53和2.28倍,高温长期筛选后Lhsp90-1表达量上升1.58倍。【结论】Lhsp90-1表达量增加很可能是灰飞虱对高温和毒死蜱产生交互适应性的重要原因。     

转飞蝗羧酸酯酶基因果蝇品系的构建及其在有机磷农药代谢解毒中的作用

【目的】在活体水平验证飞蝗Locusta migratoria羧酸酯酶基因LmCesA1和LmCesA2是否参与有机磷杀虫剂的代谢解毒。【方法】采用Gal4/UAS系统,借助转基因技术,构建两个转基因黑腹果蝇Drosophila melanogaster品系,选取3品系Gal4(act-Gal4, tub-Gal4和c601-Gal4)果蝇作为母本分别与两种转基因果蝇(UAS-LmCesA1和UAS-LmCesA2)以及一种亲本对照果蝇(RB0006{y v; attP40, y+})进行杂交。对子一代转基因果蝇从DNA和RNA水平进行验证,筛选出成功构建的品系。采用生物测定方法检测转基因果蝇与Gal4果蝇杂交后代对马拉硫磷的抗性。【结果】转基因果蝇DNA水平鉴定结果显示,转基因果蝇tub>LmCesA1和tub>LmCesA2中分别扩增到目的基因LmCesA1和LmCesA2,而对照组果蝇tub>attP40中未扩增到目的基因。转基因果蝇RNA水平的检测结果显示,这两个基因在相应的杂交后代中均有表达,表明转基因果蝇构建成功。目的基因在转基因果蝇成虫不同组织中的表达结果表明,两个目的基因LmCesA1和LmCesA2分别在转基因果蝇c601>LmCesA1和c601>LmCesA2的肠道中高表达; LmCesA1在c601>LmCesA1果蝇肠道中的表达量分别是脑和表皮中的7.6和16.7倍, LmCesA2在c601>LmCesA2果蝇肠道中的表达量分别是脑和表皮中的5.4和10.9倍。杀虫剂生物测定结果显示,与对照组果蝇(c601>attP40)相比,超表达LmCesA2的果蝇(c601>LmCesA2)对马拉硫磷的抗性显著提高,抗性倍数为1.67。【结论】本研究的结论与我们前期采用RNAi结合杀虫剂生测的研究结论一致,即羧酸酯酶基因LmCesA2可能参与飞蝗对马拉硫磷的代谢解毒过程。     

溴氰菊酯对飞蝗羧酸酯酶基因表达的影响

【目的】研究溴氰菊酯作用下飞蝗羧酸酯酶基因的mRNA表达特性,为溴氰菊酯的代谢解毒及飞蝗Locusta migratoria防治中抗性风险的评估提供基础资料。【方法】本文采用不同剂量溴氰菊酯处理3龄飞蝗,提取总RNA,体外反转录合成cDNA模板,采用Real-time PCR技术分析飞蝗羧酸酯酶基因在溴氰菊酯不同浓度和不同时间处理后的表达模式。【结果】飞蝗经不同浓度溴氰菊酯处理12 h后,LmCesA3和LmCesE1表现为诱导效应;除LmCesA2外,其余羧酸酯酶基因经溴氰菊酯LD30剂量处理后分别在不同的时间点表现为诱导效应。【结论】5个羧酸酯酶基因LmCesA1、LmCesA3、LmCesD1、LmCesE1和LmCesI1可以被溴氰菊酯诱导,表明其可能参与飞蝗对溴氰菊酯的代谢解毒及抗性产生。     

转飞蝗羧酸酯酶基因果蝇品系的构建及其在有机磷农药代谢解毒中的作用

【目的】在活体水平验证飞蝗Locusta migratoria羧酸酯酶基因LmCesA1和LmCesA2是否参与有机磷杀虫剂的代谢解毒。【方法】采用Gal4/UAS系统,借助转基因技术,构建两个转基因黑腹果蝇Drosophila melanogaster品系,选取3品系Gal4(act-Gal4, tub-Gal4和c601-Gal4)果蝇作为母本分别与两种转基因果蝇(UAS-LmCesA1和UAS-LmCesA2)以及一种亲本对照果蝇(RB0006{y v; attP40, y+})进行杂交。对子一代转基因果蝇从DNA和RNA水平进行验证,筛选出成功构建的品系。采用生物测定方法检测转基因果蝇与Gal4果蝇杂交后代对马拉硫磷的抗性。【结果】转基因果蝇DNA水平鉴定结果显示,转基因果蝇tubLmCesA1和tubLmCesA2中分别扩增到目的基因LmCesA1和LmCesA2,而对照组果蝇tubattP40中未扩增到目的基因。转基因果蝇RNA水平的检测结果显示,这两个基因在相应的杂交后代中均有表达,表明转基因果蝇构建成功。目的基因在转基因果蝇成虫不同组织中的表达结果表明,两个目的基因LmCesA1和LmCesA2分别在转基因果蝇c601LmCesA1和c601LmCesA2的肠道中高表达;LmCesA1在c601LmCesA1果蝇肠道中的表达量分别是脑和表皮中的7.6和16.7倍,LmCesA2在c601LmCesA2果蝇肠道中的表达量分别是脑和表皮中的5.4和10.9倍。杀虫剂生物测定结果显示,与对照组果蝇(c601attP40)相比,超表达LmCesA2的果蝇(c601LmCesA2)对马拉硫磷的抗性显著提高,抗性倍数为1.67。【结论】本研究的结论与我们前期采用RNAi结合杀虫剂生测的研究结论一致,即羧酸酯酶基因LmCesA2可能参与飞蝗对马拉硫磷的代谢解毒过程。     

烟粉虱不同发育阶段解毒代谢酶基因的特异性表达

【目的】基于烟粉虱Bemisia tabaci转录组数据,系统分析了烟粉虱解毒代谢酶基因在噻虫嗪抗性品系中的表达模式,探讨了这些基因在烟粉虱不同发育阶段差异表达的生物学意义。【方法】分别收集室内长期饲养的烟粉虱噻虫嗪抗性和敏感品系的卵、4龄若虫和刚羽化1 d的雌成虫,在烟粉虱转录组数据库中挑选8 394条解毒代谢相关基因设计探针,通过探针杂交,得到烟粉虱噻虫嗪抗性品系表达谱芯片,比较了这些基因在抗性烟粉虱3个不同发育阶段的表达情况。并随机挑选了9个基因,在抗感品系间3个不同发育阶段进行了荧光定量PCR验证。【结果】在抗性烟粉虱的卵和4龄若虫发育阶段,共有3 424个差异表达基因,其中489个是编码3类解毒代谢酶(羧酸酯酶、谷胱甘肽-S-转移酶和细胞色素P450多功能氧化酶)的基因;有14个基因在4龄若虫发育阶段过量表达,其中10个为P450基因,4个为GST家族基因。在抗性烟粉虱的4龄若虫和雌成虫发育阶段,总共有1 273个差异表达基因,193个为3类解毒代谢酶家族的基因,其中有9个P450家族基因在雌成虫期的表达量超过4龄若虫期的10倍。此外,表达谱芯片分析还筛选到了一些候选抗性基因。qRT-PCR验证显示在这些候选基因中,与敏感品系相比,9个基因在抗性烟粉虱的3个不同发育阶段表达上调,其中GST基因家族的p_06027和P450基因p_06013在抗性品系的卵和4龄若虫中过量表达;p_05885和p_07806和编码CYP6家族蛋白的p_00988在抗性品系的4龄若虫期的表达量上调;p_05916和p_00478在抗性品系卵和4龄若虫期表达量很低,而在成虫期过量表达;而p_00059和p_00428在抗性品系雌成虫发育阶段表达量显著上调,其中编码CYP4C1的p_00059的差异表达倍数在雌成虫期约为15.15倍。【结论】表达谱芯片分析结果提示,CYP6和CYP4C1基因的过量表达可能会是烟粉虱抗性产生的机制之一。解毒代谢酶基因在烟粉虱不同发育阶段的特异性表达,可能与其在抵御杀虫剂胁迫时体内能量的分布及有效利用率有关,也可能是害虫在环境选择压下的一种适应机制。     

灰飞虱中IKK相关基因的鉴定及其在水稻条纹病毒侵染中的功能

【目的】本研究旨在鉴定灰飞虱Laodelphax striatellus中的IκB激酶(IκB kinase,IKK)相关基因,并调查其在灰飞虱抗病毒中的作用,以进一步深入理解传毒介体应对植物病毒的先天免疫机制。【方法】通过生物信息学鉴定了灰飞虱基因组中IKK相关基因;以无毒及水稻条纹病毒(rice stripe virus,RSV)侵染的灰飞虱为材料,利用RT-PCR方法检测IKK相关基因在无毒灰飞虱各个龄期(卵、1-5龄若虫、雄成虫和雌成虫)及成虫不同组织(肠道、唾液腺、血淋巴、脂肪体、卵巢和精巢)中的表达量;利用qRT-PCR方法检测无毒以及RSV侵染后的灰飞虱IKK相关基因在各个龄期及成虫不同组织中的表达量;通过对3龄若虫注射IKK基因dsRNA进行RNA干扰后,利用qRT-PCR检测带毒灰飞虱中表示病毒含量的RSV外壳蛋白(CP)基因转录水平。【结果】在灰飞虱基因组中鉴定到了两个IKK相关基因即IKKα(GenBank登录号:MK903504)和TANK结合激酶1(TANK-binding kinase1)基因TBK 1(GenBank登录号:MN124506)。IKKα开放阅读框长2379 bp,编码792个氨基酸;TBK 1开放阅读框长1551 bp,编码516个氨基酸。两个基因编码的蛋白都具有1个保守的丝氨酸/苏氨酸激酶结构域和1个泛素折叠结构域。RT-PCR结果表明,IKKα和TBK 1在无毒灰飞虱各个龄期及成虫不同组织中均有表达。qRT-PCR分析结果表明,IKKα和TBK 1在RSV侵染后的灰飞虱各个龄期及成虫不同组织中的表达水平与其在无毒灰飞虱中的表达量之间存在明显差异。进一步将RSV侵染后的灰飞虱3龄若虫中的IKKα和TBK 1干扰后,带毒灰飞虱中的RSV含量显著上升。【结论】本研究结果表明,NF-κB信号途径中的两个重要基因IKKα和TBK 1在灰飞虱中广泛表达,且在灰飞虱抵御RSV的侵入过程中可能具有重要功能。这些结果为今后进一步深入研究NF-κB免疫通路在灰飞虱抗病毒中的功能提供了丰富的基础信息。     

氮肥促进Bt水稻和非Bt水稻上溴氰菊酯诱导的褐飞虱再猖獗能力

【目的】褐飞虱Nilaparvata lugnes是Bt水稻上重要的非靶标害虫之一,多种药剂会引起褐飞虱的再猖獗。本研究旨在探究氮肥使用下Bt水稻上褐飞虱对农药的生态适应性和再猖獗能力。【方法】取Bt水稻T1C-19(含cry1C*基因)和T2A-1(含cry2A*基因)稻苗分别施以0,100和250kg N/hm~2的氮肥,用不同浓度溴氰菊酯(0,1,3和6 mg/L)喷雾处理其上饲养的褐飞虱,分析氮肥处理的Bt水稻上褐飞虱对农药的生态适应性指标(若虫发育历期、若虫存活率、雌成虫体重、单雌产卵量和卵孵化率)。【结果】高浓度溴氰菊酯(6 mg/L)处理下褐飞虱的若虫存活率显著低于未处理组,而单雌产卵量则高于未处理组。方差分析表明,氮肥与溴氰菊酯相互作用可以显著影响褐飞虱的若虫存活率、雌成虫体重、单雌产卵量和卵孵化率。在0 kg N/hm~2处理下,溴氰菊酯处理对褐飞虱的产卵量无显著影响。在100和250 kg N/hm~2处理稻株上褐飞虱产卵量随着溴氰菊酯浓度的升高而增加。随着氮肥施用量的增加,褐飞虱若虫历期缩短,雌成虫体重增加,产卵量增加,褐飞虱若虫孵化率和存活率增高。相同氮肥施用量、溴氰菊酯同一浓度处理条件下,Bt水稻和常规水稻相比对褐飞虱的若虫发育历期、产卵量、卵孵化率和存活率均无显著影响。【结论】本研究结果表明,氮肥可以促进Bt水稻和非Bt水稻上溴氰菊酯诱导的褐飞虱再猖獗。     

湖北稻区褐飞虱田间种群对常用杀虫剂抗药性监测

【目的】明确目前褐飞虱Nilaparvata lugens田间种群对常用防治药剂的抗性现状,为制定褐飞虱的科学用药策略提供科学依据。【方法】于2009-2014年采用稻茎浸渍法监测了湖北褐飞虱武穴梅川、枣阳十里铺、孝感陈店、鄂州长港和武汉江夏稻田的褐飞虱田间种群对11种杀虫剂的敏感性。【结果】湖北稻区褐飞虱田间种群已对吡虫啉(抗性倍数RR=101.8~1 239.4)、噻嗪酮(RR=15.9~1 326.3)产生高水平抗性;对噻虫嗪(RR=24.9~146.5)产生中等水平至高水平抗性;对噻虫胺(RR=9.9~16.5)、呋虫胺(RR=13.5~15.9)、乙虫腈(RR=18.3~60.4)、毒死蜱(RR=17.4~29.8)、异丙威(RR=13.9~46.0)产生中等水平抗性;对啶虫脒(RR=5.1~9.9)产生低水平抗性;对噻虫啉(RR=3.9~7.1)处于敏感至低水平抗性水平;对醚菊酯(RR=1.3~4.9)处于敏感水平。此外,褐飞虱对噻虫嗪、噻嗪酮抗性上升明显,同时褐飞虱对吡虫啉抗性也有上升的趋势。【结论】仍需暂停吡虫啉、噻嗪酮在水稻上防治稻飞虱,严格限制吡蚜酮在水稻上的使用次数;醚菊酯可作为吡虫啉、噻嗪酮和吡蚜酮的替代药剂或轮换药剂。     

绿盲蝽毒死蜱抗性和敏感品系乙酰胆碱酯酶-2基因的克隆、序列分析及表达水平

【目的】为了明确绿盲蝽Apolygus lucorum乙酰胆碱酯酶-2(acetylcholinesterase-2,ACh E2)与毒死蜱抗性的关系。【方法】本研究利用RACE技术获得了绿盲蝽ACh E2基因(Al-ace2)的全长序列,并检测了Al-ace2在绿盲蝽毒死蜱抗性品系(BZ-R)及敏感品系(SLF和BZ)中的氨基酸序列多态性及mRNA相对表达量。【结果】Al-ace2开放阅读框长1 935 bp,编码644个氨基酸残基;推导的氨基酸序列含有ACh E的典型结构,如催化三联体、氧阴离子洞、胆碱结合位点及围绕活性位点丝氨酸的保守结构域FGESAG。与两个敏感品系(SLF和BZ)相比,绿盲蝽毒死蜱抗性品系BZ-R Al-ace2基因中存在T552M氨基酸替换,发生频率为5%,但此位点氨基酸并不保守,也不靠近活性位点,推测其与抗性无关。在绿盲蝽SLF,BZ和BZ-R品系中,Al-ace1表达量均约为Al-ace2的3倍,且Al-ace2转录水平在3个品系间无显著差异。【结论】结果说明,在绿盲蝽体内ACh E2是次要表达的乙酰胆碱酯酶,该ACh E2可能与绿盲蝽BZ-R品系对毒死蜱的抗性无关。     

灰飞虱对噻嗪酮的抗性风险及机理

为研究灰飞虱对噻嗪酮的抗性发展规律及抗性生化机理,采用稻苗喷雾法对灰飞虱种群进行连续筛选获得高抗性品系,估算其现实遗传力并进行田间抗性风险预测;采用稻苗浸渍法测定杀虫剂对灰飞虱的毒力及交互抗性;利用生物化学方法测定不同品系之间的解毒酶活力,探讨灰飞虱对噻嗪酮的抗性生化机理.结果表明:用噻嗪酮对灰飞虱种群连续筛选32代,其抗性倍数达到168.49倍,现实遗传力h~2为0.11.当杀死率为80%~90%时,预计灰飞虱对噻嗪酮的抗性增长10倍,仅需要5~6代.田间实际的现实遗传力要比室内选择种群估计低一些,预计田间抗性提高10倍所需要时间会更长.交互抗性测定结果表明,灰飞虱抗噻嗪酮品系与吡虫啉和噻虫嗪之间有高水平交互抗性,与啶虫脒有低水平交互抗性,与吡蚜酮和毒死蜱无交互抗性.增效作用和解毒酶活力测定结果显示,抗性品系细胞色素P450单加氧酶活力提高最大,酯酶次之,谷胱甘肽-S-转移酶无显著变化.田间使用噻嗪酮防治灰飞虱存在较大抗性风险,可与吡蚜酮和毒死蜱等交替使用以延缓抗性发展;3种解毒酶中,细胞色素P450单加氧酶在灰飞虱对噻嗪酮的抗性发展中起到了重要作用.     

褐飞虱对五种杀虫剂抗性的快速检测技术

【目的】建立褐飞虱Nilaparvata lugens对常用杀虫剂抗性的快速检测技术,实时掌握田间褐飞虱种群的抗药性水平,以指导褐飞虱防控合理用药。【方法】基于玻璃瓶药膜法,研制褐飞虱3龄若虫对吡虫啉、啶虫脒、醚菊酯、毒死蜱和异丙威5种杀虫剂抗性的快速检测试剂盒;利用试剂盒测定的死亡率与稻苗浸渍法测得的抗性倍数进行相关性分析,并验证利用试剂盒快速测定褐飞虱田间种群对5种杀虫剂 抗性水平的准确性。【结果】处理1 h时吡虫啉、啶虫脒、醚菊酯、毒死蜱和异丙威对褐飞虱室内敏感种群3龄若虫的LD₉₀分别为：30.96, 92.05, 117.24, 514.21和1.24 ng/cm²。在吡虫啉、啶虫脒、醚菊酯、毒死蜱和异丙威相应诊断剂量下,贵州省不同田间种群褐飞虱3龄若虫的校正死亡率分别在23.75%~78.75%, 25.00%~78.75%, 43.75%~88.75%, 36.25%~85.00%和18.75%~67.50%之间。相关性分析表明,上述田间种群褐飞虱3龄若虫的死亡率与稻苗浸渍法测定的抗性倍数呈显著负相关,相关系数在0.8751~0.9754之间。通过快速检测试剂盒获得的死亡率及相关性方程计算得到贵州安龙地区(AL)褐飞虱种群对吡虫啉、啶虫脒、醚菊酯、毒死蜱和异丙威的推测抗性倍数分别为7.23, 3.68, 4.14, 4.12和31.18,采用稻苗浸渍法测得上述5种杀虫剂的实测抗性倍数分别为6.33, 5.24, 3.71, 4.50和26.56,表明推测抗性倍数与实测的抗性倍数结果表现一致。【结论】该快速检测试剂盒可以通过测定褐飞虱田间种群的死亡率,快速评估褐飞虱田间种群对杀虫剂的抗性水平。     

褐飞虱核糖体小亚基蛋白S8基因NlRPS8的克隆及其表达分析

【目的】核糖体蛋白在生物体内具有重要作用,本研究旨在探明核糖体蛋白S8在褐飞虱Nilaparvata lugens生长发育过程中的表达规律和功能。【方法】本文根据褐飞虱基因表达谱提供的差异表达基因信息及转录组提供的基因核心序列,结合褐飞虱基因组比对分析,对褐飞虱核糖体S8基因进行了预测,并通过RT-PCR获得了褐飞虱核糖体小亚基蛋白S8的全长c DNA序列,命名为NlRPS8(Gen Bank登录号:KU341337)。【结果】NlRPS8基因全长627 bp,编码208个氨基酸。进化分析表明,褐飞虱与桑粉介壳虫Maconellicoccus hirsutus亲缘关系最为接近。应用荧光定量PCR分析了基因NlRPS8的表达规律,结果表明,NlRPS8基因在褐飞虱怀卵雌虫中表达量最高,而在雄成虫、初羽化雌成虫与1~5龄若虫表达量相对较低;在褐飞虱体内,NlRPS8基因在卵巢中表达量最高,中肠次之,在其他部位表达量较低。在抗性品种ASD7和RHT上,NlRPS8基因表达量分别为感性品种TN1上的1.99倍和2.14倍。NlRPS8基因在经过饥饿处理1 d的褐飞虱组中表达量为正常组的1.6倍。【结论】研究结果显示NlRPS8基因在褐飞虱生长、繁殖中发挥作用,为进一步研究NlRPS8基因在褐飞虱生长发育和对抗性品种适应中的功能提供了线索。     

灰飞虱内生病毒HiPV外壳蛋白VP1多克隆抗体的制备及在病毒检测中的应用

【目的】前期发现水稻条纹病毒(rice stripe virus, RSV)可与介体灰飞虱Laodelphax striatellus体内的HiPV病毒(Himetobi P virus, HiPV)互作。本研究旨在制备HiPV外壳蛋白VP1的多克隆抗体,并评估其在HiPV病毒检测中的可用性,以为深入研究HiPV-RSV和HiPV-灰飞虱的互作机制提供技术支持。【方法】以RT-PCR方法从灰飞虱成虫体内扩增HiPV主要外壳蛋白基因VP1,然后将VP1基因亚克隆至原核表达载体pET-32a中,构建表达载体pET-VP1。将重组质粒转化大肠杆菌Escherichia coli BL21 (DE3),经IPTG诱导、Ni²⁺-NTA亲和层析纯化,获得重组蛋白,免疫新西兰大白兔,制备抗体。【结果】从灰飞虱体内克隆到774 bp的HiPV外壳蛋白基因VP1,经原核表达、纯化,获得分子量约47.5 kD的融合蛋白,免疫新西兰大白兔后获得VP1多克隆抗体。该抗体间接ELISA效价达1∶819 200,与HiPV外壳蛋白VP1有特异性反应,而与灰飞虱蛋白无交叉反应。利用该多克隆抗体建立了检测单头灰飞虱成虫体内HiPV的Western blot和免疫捕获RT-PCR方法,检测结果显示HiPV在携带和不携带RSV的灰飞虱高亲和性群体内均广泛存在。【结论】利用制备的HiPV的VP1多克隆抗体可特异性检测灰飞虱体内HiPV。本研究为HiPV病毒的快速检测以及HiPV-RSV互作、HiPV-灰飞虱互作研究提供了技术支持。     

褐飞虱基因BphMIF1克隆及表达分析

【目的】克隆水稻重要害虫褐飞虱Nilaparvatalugens唾液蛋白基因BphMIF1,探析BphMIF1在响应褐飞虱取食过程中的表达谱。【方法】采用RT-PCR法克隆了褐飞虱唾液蛋白基因BphMIF1,测序后对序列进行生物信息学分析,使用实时荧光定量PCR(qPCR)对褐飞虱1-5龄若虫及成虫以及不同成虫虫体部位BphMIF1的表达量进行分析,同时对BphMIF1进行了原核表达分析。【结果】克隆得到BphMIF1基因,编码119个氨基酸。qPCR结果表明BphMIF1基因在若虫4龄期表达会迅速上调,在成虫的头、胸、腹均有表达,以腹部表达量最高。原核表达结果显示褐飞虱BphMIF1基因以0.5mmol?L-1的IPTG作为诱导浓度,诱导时间为4h表达效果较好。【结论】BphMIF1基因在褐飞虱成虫头、胸、腹部均有表达,在若虫不同发育历期其表达量有所差异且在4龄若虫时期表达量有显著上调。该结果可为BphMIF1在褐飞虱取食过程中的功能研究奠定基础。     

灰飞虱雌激素相关受体基因的克隆、序列分析及在氟啶虫胺腈胁迫下的表达模式

【目的】雌激素相关受体(estrogen-related receptor,ERR)是一类依赖配体激活的转录因子,能感受外源物质胁迫调控靶基因的转录,参与外源物质的代谢过程。本研究旨在通过克隆灰飞虱Laodelphax striatellus ERR基因,分析其序列和在氟啶虫胺腈胁迫下表达谱,探析其生理功能及在杀虫剂代谢中的作用。【方法】根据灰飞虱转录组数据信息,利用RT-PCR克隆灰飞虱ERR基因,并进行生物信息学分析;通过实时荧光定量PCR,分析暴露于氟啶虫胺腈(0.76 ng/头)后,灰飞虱4龄若虫ERR基因在不同时间点和不同组织中的表达量。【结果】从灰飞虱中克隆到ERR基因,命名为Ls ERR(Gen Bank登录号:KY210878),其c DNA序列全长1 854 bp,开放阅读框长1 260 bp,编码419个氨基酸,预测编码蛋白的分子量为47.70 k D。序列分析显示,Ls ERR具有核受体(nuclear receptors,NRs)家族成员的共同特征性结构:DNA结合区(DNA-binding domain,DBD)(第75-168位氨基酸)和配体结合区(ligand-binding domain,LBD)(第194-416位氨基酸)。采用APSSP2法预测Ls ERR蛋白二级结构,其中α螺旋占43.53%,β折叠占5.49%,无规则卷曲占50.98%。其中,在DBD区,有6个β折叠和3个α螺旋;在LBD区,有3个β折叠和11个α螺旋。系统发育分析表明,Ls ERR与褐飞虱Nilaparvata lugens ERR亲缘关系最近。灰飞虱4龄若虫暴露于氟啶虫胺腈后,12 h时其体内Ls ERR基因上调表达,24 h时达到表达高峰,48 h时表达量下调;Ls ERR在头部微弱表达,在腹部特异性高表达。【结论】Ls ERR是参与灰飞虱代谢氟啶虫胺腈的候选基因。本研究为解毒酶基因的调控和新分子靶标农药的研制提供分子基础。     

灵活操控果蝇翅芽中wingless基因表达水平的策略

【目的】灵活操控靶基因的表达水平对于研究基因的功能十分重要。Gal4/UAS系统已被广泛应用于调控基因表达,可研究果蝇Drosophila等模式生物复杂的生物学问题。受采用载体的特性及插入位点的影响,Gal4或UAS转基因品系在构建好之后,其调控靶基因的能力基本是确定的。本研究旨在在现有Gal4/UAS系统的基础上,开发一种新的策略,实现在果蝇翅芽中灵活操控wingless(wg)基因的表达水平。【方法】用遗传学手段将黑腹果蝇Drosophila melanogaster品系的UAS-wg和UAS-wg-RNAi转基因重组到同一黑腹果蝇品系中。将该重组黑腹果蝇品系与dpp-Gal4黑腹果蝇品系杂交,同时驱动UAS-wg和UAS-wg-RNAi在果蝇幼虫翅芽中共表达。杂交子代幼虫分别放置在不同的温度(18, 25和30℃)下培养。将幼虫翅芽解剖并进行免疫组化染色,测量染色的荧光强度,分析翅芽中wg的表达水平。【结果】在低温(18℃)下,UAS-wg在基因表达调控中起主要作用,wg表现为超表达,但其超表达的效率可被UAS-wg-RNAi有效地削弱。相反,在高温(30℃)下,UAS-wg-RNAi起主导作用,wg的表达受到抑制。并且通过转换温度,可实现wg在翅芽发育的不同阶段在超表达和抑制之间相互转化,从而灵活地操控wg基因在翅芽中的表达水平。【结论】该方法可以灵活操控果蝇翅芽中wg基因的表达水平,对于调控转基因的表达有重要的意义。     

烟粉虱MED隐种抑制蛋白基因Btarrestin的克隆及特性分析

【目的】明确烟粉虱Bemisia tabaci MED隐种抑制蛋白基因Btarrestin是否参与吡虫啉耐药性。【方法】根据已有烟粉虱转录组数据,利用RT-PCR克隆Btarrestin的全长序列,进行生物信息学分析。通过qPCR分析Btarrestin在烟粉虱MED隐种各个龄期(卵,1-2龄、3龄、4龄若虫,雌、雄成虫)以及吡虫啉处理(100 mg/L)后成虫中的表达量变化,明确其时空表达模式。利用RNAi技术沉默Btarrestin,观察沉默前后Btarrestin表达量和烟粉虱MED隐种成虫死亡率变化。【结果】成功克隆烟粉虱MED隐种Btarrestin的cDNA序列(GenBank登录号: MK204377),编码区全长1 227 bp,编码409个氨基酸,预测所编码的蛋白分子量约为45.33 kD,理论等电点(pI)为8.38。保守结构域分析表明,Btarrestin具有Arrestin_N和Arrestin_C两个超家族保守结构域,符合抑制蛋白家族特征。分子系统树分析表明,Btarrestin与褐飞虱Nilaparvata lugens的Arrestin亲缘关系最近。Btarrestin的表达量随烟粉虱MED隐种的生长发育逐渐升高,成虫期表达量最高。100 mg/L吡虫啉处理成虫24 h后Btarrestin的表达量较对照增加了2.39倍。RNAi干扰Btarrestin后进行生物测定,烟粉虱MED隐种成虫的死亡率上升了31.27％。【结论】Btarrestin可能与烟粉虱MED隐种对吡虫啉的耐药性有关。     

Gal80~(ts)与Gal4组合灵敏控制果蝇中UAS转基因的表达水平

【目的】Gal80~(ts)与Gal4组合驱动UAS转基因表达是黑腹果蝇Drosophila melanogaster研究中常用的转基因过表达遗传学工具,通过温度控制实现对UAS转基因表达的灵活开关。Gal80~(ts)是一种温度敏感型蛋白,低温下(18℃)与Gal4蛋白结合并抑制其转录活力,高温下(29℃)解除对Gal4的抑制,从而允许Gal4结合UAS位点,启动UAS转基因的表达。但是从18~29℃的开关只能强烈过表达UAS转基因,而不能灵活调控转基因的表达水平。本实验系统研究一系列温度下转基因的表达水平,从而实现该体系对转基因的表达水平的灵活控制。【方法】以果蝇翅芽这一常用器官组织为研究模型,以2种Gal4品系(dpp-Gal4和en-Gal4,分别由decapentaplgic和engrailed基因的启动子驱动)分别与tub-Gal80~(ts)(微管蛋白基因tubulin启动子驱动)基因重组后,再分别与UAS-wg(wingless)转基因品系杂交;在一系列温度(18,25,27.5,28,28.5和30℃)下进行子代幼虫培养,通过免疫组化染色揭示并量化分析转基因wg在3龄幼虫翅芽上的表达水平。【结果】18~25℃培养条件下,Gal80~(ts)与Gal4组合系统中的UAS转基因不能表达;30℃时培养,转基因强烈地过表达;在25~30℃区间内,随着温度升高,转基因表达水平逐渐上升。【结论】在25~30℃之间的温度调控可以实现对Gal80~(ts)与Gal4组合系统中的UAS转基因表达水平的调控。本研究结果对调控转基因表达程度有重要价值。     

灰飞虱翅型及翅发育基因对长、短翅定向选择的响应

【目的】稻飞虱翅型调控的分子机理已较为清楚，但是在长、短翅品系不断纯化过程中翅型及翅发育基因表达水平的变化规律还不明确，因此本研究旨在阐明灰飞虱Laodelphax striatellus长、短翅品系的翅长、翅重及翅发育基因对翅型定向选择的响应，以期为明确灰飞虱翅型的遗传进化规律提供参考。【方法】在恒定条件下对灰飞虱长、短翅型分别进行14和13个连续代次的定向选择，建立长翅型和短翅型品系；测定各选择代次中两品系的长翅和短翅率、翅长和翅重；并采用qPCR方法测定翅发育基因InR1,InR2和FoxO的相对表达水平；通过比较长、短翅型品系的翅型指标和基因表达水平在各选择代次间的差异来表征翅型及翅发育基因的选择响应。【结果】长翅型和短翅型分别进行连续14和13代的定向选择，灰飞虱长翅型品系的长翅率以及短翅型品系的短翅率在各选择代次间均显著上升，均已保持在95%左右。随着选择代次的增多，长翅型品系的翅长不断增长，短翅型品系的翅长不断缩短，长、短翅型品系的翅重均呈变轻趋势。长翅型品系3龄若虫的InR1和InR2相对表达水平随选择代次的增多而下降，但FoxO相对表达水平不随选择代次变化；短翅型品系...     

贵州稻区褐飞虱种群对六种杀虫剂的抗性动态

【目的】为明确贵州褐飞虱Nilaparvata lugens种群对常用杀虫剂的抗性水平。【方法】在室内采用浸渍法测定了2013-2015年采自贵州黄平、桐梓和开阳3地的褐飞虱种群对6种杀虫剂(吡虫啉、噻虫嗪、异丙威、噻虫胺、啶虫脒和醚菊酯)的抗性。【结果】贵州褐飞虱种群对不同的杀虫剂存在着抗性差异。与敏感品系相比,2013-2015年间3地田间褐飞虱种群对吡虫啉、噻虫嗪、异丙威、噻虫胺的抗性均达到中等水平抗性,抗性倍数(resistance ratio,RR)分别为21.88~95.38,10.91~69.36,13.00~57.23和23.11~39.54倍;而对啶虫脒和醚菊酯仍处于敏感阶段,RR分别为0.47~0.75和0.41~0.85倍。【结论】褐飞虱对吡虫啉和噻虫嗪的抗性较高,可能与近年来广泛地大量使用有关。本研究的抗性动态监测结果对贵州稻区褐飞虱的杀虫剂种类调整及施药策略等具有重要指导作用。