日龄和交配状态对亚洲玉米螟雄蛾内生殖器特征的影响

【目的】揭示日龄和交配对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis雄蛾内生殖器官的影响,以及亚洲玉米螟雄蛾的交配状态和性信息素诱捕之间的关系。【方法】采用行为学和生殖器解剖技术,研究不同日龄和交配状态亚洲玉米螟雄蛾内生殖器特征,并将其与田间性信息素诱捕雄蛾进行比较。【结果】除了精巢、输精管、储精囊、附腺、复射精管和单射精管外,亚洲玉米螟雄蛾内生殖系统还包含1对附腺囊,同时单射精管非角质化区分为5段(PS1-5),PS1又细分为5区(PS1Ⅰ-Ⅴ)。生殖器内含物可分为5级(0-4级),存在充满和未充满生殖器两种状态。1日龄雄蛾内生殖系统不同器官的内含物等级存在差异,但是日龄对雄蛾生殖系统内含物等级无明显影响。交配后0 h亚洲玉米螟雄蛾,除输精管、储精囊和附腺囊外,其余生殖器官内含物等级较未交配雄蛾的均发生显著变化。随着交配后时间的增加,雄蛾生殖器内含物等级逐渐恢复,各器官内含物等级恢复的速度存在差异,交配后60 h所有内含物等级均恢复到未交配状态。但是直到交配后228 h,交配雄蛾PS5内含物仍然表现出断裂等形态特征,和未交配雄蛾存在差异。性信息素引诱雄蛾中有60.9%的生殖系统表...     

日龄和交配状态对二化螟雄蛾内生殖器特征的影响

【目的】性信息素群集诱杀应用于二化螟Chilo suppressalis测报和防治。本研究旨在明确性信息素群集诱杀二化螟的机理及诱集雄蛾的交配状态。【方法】利用行为学和生殖器解剖技术,研究不同日龄和交配状态二化螟雄蛾内生殖器特征,并将其与田间性信息素诱集获得的雄蛾进行比较。【结果】二化螟雄蛾单射精管非角质化区可分为7段;生殖器内含物主要为白色,紧实程度可以分为5级(0-4级),存在充满和未充满生殖器两种状态。随着日龄增加,雄蛾附腺以及第3和4段非角质化区内含物等级降低,第5和7段非角质化区内含物未充满比例升高,内含物为白色的比例下降。交配后1 h之内二化螟雄蛾第5和7段非角质化区和复射精管内含物等级显著低于未交配雄蛾,而第1-4段非角质化区内含物等级显著高于未交配雄蛾。交配后24 h,所有内含物等级和未交配雄蛾无显著差异;交配后36 h,第5和7段非角质化区内含物未充满比例高于未交配雄蛾。性信息素诱集和未诱集雄蛾生殖器内含物等级无显著差异。田间性信息素诱集雄蛾附腺端半部内含物等级显著高于2-6日龄未交配二化螟,第3和4段非角质化区内含物等级显著低于刚羽化(0日龄)雄蛾。【结论】本研究结果表明,利用生殖器内含物特征可以区别交配后12 h内的已交配和未交配二化螟雄蛾,性信息素群集诱杀的可能大部分是羽化1 d的未交配雄蛾。本研究结果为二化螟雄蛾交配状态判定和蛾类害虫性信息素测报和防治的有效性提供了一定依据。     

二化螟雄蛾交配行为与精巢大小的关系

【目的】为了明确二化螟Chilo suppressalis雄蛾交配行为与精巢大小的关系,阐明信息素群集诱杀防治二化螟的有效性。【方法】本研究通过测定和比较不同日龄、交配状态以及性信息素诱捕的二化螟雄蛾精巢体积,建立精巢体积与雄蛾发育及交配状态的相关性。【结果】雄蛾日龄显著影响二化螟的交配,刚羽化(0日龄)雄蛾的交配率较低,1日龄雄蛾的交配率最高,之后随着日龄增加交配率逐渐降低。精巢体积与二化螟雄蛾日龄之间存在显著的负相关性。同一日龄交配的二化螟雄蛾的精巢体积显著大于未交配雄蛾;性诱捕器诱捕雄蛾的精巢体积显著大于未被性诱捕器诱捕雄蛾,与已交配雄蛾的精巢体积相似。交配之后,精巢的发育过程和未交配雄蛾相似。田间性信息素引诱二化螟雄蛾精巢体积小于0-1日龄未交配雄蛾,大于2-6日龄未交配雄蛾。【结论】本研究结果表明,二化螟雄蛾对雌蛾性信息素的反应与其精巢大小存在正相关性;性信息素引诱的二化螟雄蛾具有更强的性信息素反应能力,同时性信息素引诱的大部分雄蛾为未交配状态;交配过程并不影响二化螟雄蛾精巢体积,也不影响精巢发育。二化螟交配能力与精巢大小的关系在理论上解释了性信息素群集诱杀二化螟的防控有效性,并为其他蛾类昆虫的交配研究提供依据。     

二种交配型球孢白僵菌对亚洲玉米螟的生态控制作用

利用生物种间互做关系抑制农业害虫的暴发是生物防治的重要手段。为探讨二种交配型内共生球孢白僵菌与玉米之间的互惠关系及其形成的共生体在亚洲玉米螟控制中的生态效应,以玉米为宿主植物,以球孢白僵菌孢子悬浮液进行灌根,在温室内构建了二种交配型(MAT1-1-1型,B5;MAT1-2-1型,B2)球孢白僵菌-玉米共生体,并研究了共生体对玉米的生长、对亚洲玉米螟的产卵选择和幼虫发育及其对球孢白僵菌生物学特性的影响。结果显示:通过叶片离体培养、ITS基因和交配型基因MAT检测,均能检测到白僵菌的内生定殖;MAT1-2-1型B2菌株定殖检出率高,MAT1-1-1型B5菌株在混合型接种中定殖有优势。回收后的球孢白僵菌菌落直径和毒力无显著性变化,但其产孢量都显著提高其中回收B5处理组来源菌株的产孢量提高最显著。接种过球孢白僵菌的玉米植株地上部生长速度、生物量和地下根系生物量均优于对照组,其中根系干重明显增加,而地上植株干重也相对增加。MAT1-1-1型菌株B5对共生体玉米植株地上高度促生长贡献明显;MAT1-2-1型菌株B2对共生体玉米植株地下干重增加贡献明显。总体上球孢白僵菌内生定殖对玉米地下根系生物量影响大于对地上植株生物量的影响。在产卵选择性试验中,各处理组亚洲玉米螟的产卵量显著少于对照组。共生体对亚洲玉米螟产卵具有明显的趋避作用,MAT1-2-1型菌株B2对产卵的趋避作用明显,而MAT1-2-1型菌株B5的趋避作用较弱。在人工接种幼虫的试验中,处理组回收的亚洲玉米螟幼虫存活率均显著低于对照组,其中,B5组回收幼虫的存活率最低,仅为38.33%;处理组的化蛹率与对照组差异不显著,但B5组的回收幼虫化蛹率显著低于B2组和对照组,仅为34.77%,这说明MAT1-1-1型B5菌株对玉米螟幼虫发育抑制最明显。上述结果表明,不同交配型球孢白僵菌内生定殖效率有差异,在经过内生定殖后在产孢量方面有显著性提高,两个交配型菌株在联合应用时具有协同增效作用;两个交配型菌株均能够通过内生定殖与玉米形成共生体并促进玉米植株的生长,这显示球孢白僵菌和玉米之间已经建立具有互惠关系的共生体。这种共生体通过趋避亚洲玉米螟产卵、抑制幼虫存活和降低化蛹率等方面的潜力虽然不一样,但都有助于对亚洲玉米螟的可持续生态防治,也证明了共生体的建成有效提高了玉米的生态适应性,为利用球孢白僵菌内共生性实施亚洲玉米螟防控提供了新思路。     

延迟交配对昆虫生殖行为的影响以及与性信息素防治害虫的关系

对鳞翅目昆虫延迟交配对昆虫生殖力、卵孵化率、交配成功率、成虫寿命等进行了总结。雌虫延迟交配降低雌虫的生殖力、卵的孵化率及与雄虫成功交配率,但可以延长雌虫寿命。雄虫延迟交配降低雌虫的生殖力、卵的孵化率、产卵时间,雄虫的精子质量下降但寿命有所增加。已发现延迟交配在迷向法中控制害虫起着重要的作用,对进一步认识迷向法中不同作用机理以及延迟交配在迷向法防治害虫中的潜力进行了探讨。     

亚洲玉米螟化性与繁殖力的关系

通过对发生在吉林省的一、二化性玉米螟的繁殖能力研究得出,不同化性越冬代玉米螟的产卵期、成虫寿命、单雌产卵量和最大产卵量差异显著,一化性越冬代玉米螟的产卵量比二化性玉米螟高４５％以上。经虫体大小和重量比较得出,一化性越冬代玉米螟的蛹重比二化性玉米螟的蛹重高３５％以上,人工饲养的一化性玉米螟Ｆ_1代的蛹重也比二化性的蛹重高１０％左右。     

亚洲玉米螟体重和体型的地理变异

为探明亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis体重和体型地理变异,我们详细比较了来自4个不同地理种群（海南乐东18.8°N, 109.2°E),广西阳朔24.8°N, 110.5°E),江西南昌28.8°N, 115.9°E)和河北廊坊39.5°N, 116.7°E)）亚洲玉米螟的体重、体型大小及其与采集地纬度的关系。结果表明：不同地理种群的亚洲玉米螟卵重随纬度的升高而逐渐增大,符合贝格曼法则(Bergmann’s law), 而雌雄蛹重及成虫体长、后足腿节长和前翅长均随纬度的升高而逐渐减小, 符合反贝格曼法则(Converse Bergmann’s law)。雌虫的前翅显著长于雄虫, 其性体型二型性符合任希法则(Rensch’s rule),即在雌虫体型较大的种群中,雄虫前翅比雌虫前翅增长幅度相对较大。本文结果进一步揭示了即使在同一种类昆虫中,其各个虫态体重和体型的地理变异也可能不同。     

亚洲玉米螟越冬幼虫存活和滞育解除与水分摄入的关系

在22～28℃和16～22℃变温条件下研究了水分对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis (Guenée)越冬幼虫存活、滞育解除及成虫生殖潜力的影响。结果表明：在越冬幼虫复苏后至化蛹阶段,水分是影响越冬幼虫完成滞育发育的关键因子,只有满足其饮水需求,才能解除滞育而化蛹。幼虫的存活和化蛹率随幼虫饮水后体重的增加而增加。幼虫化蛹的早晚受温度和水分的综合影响,在22～28℃下越冬幼虫化蛹进度较快,在复苏后35天时为最佳饮水时间,比在16～22℃下早5～10天。此阶段如能满足幼虫的需水量,幼虫死亡率低,化蛹率高,而只在滞育发育早期或后期饮水时,死亡率高,化蛹率低。同一变温条件下,其滞育发育因饮水时间的推迟而延长。因此可以推测春季温度偏高、干旱的气候条件不利于亚洲玉米螟越冬代的大发生,反之亦然。     

亚洲玉米螟滞育关联蛋白的分离和纯化

用6%聚丙烯酰胺凝胶电泳, 在亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis河南种群滞育幼虫血淋巴中发现了2种滞育关联蛋白, 它们的等电点分别为5.3和4.7; 而在亚洲玉米螟上海种群滞育幼虫血淋巴中发现了1种滞育关联蛋白,等电点为4.7。亚洲玉米螟河南种群滞育关联蛋白仅在滞育幼虫血淋巴中存在。亚洲玉米螟上海种群滞育关联蛋白在滞育和非滞育幼虫血淋巴中均存在,只是它们在滞育幼虫血淋巴中的含量明显高于非滞育幼虫血淋巴中的含量。用30%～50%丙酮沉淀、SephaDex G-100凝胶过滤和MONOQ RH 5/5阴离子交换快速液相法,纯化到了高纯度(≥98%)亚洲玉米螟上海种群滞育幼虫血淋巴中的滞育关联蛋白。     

亚洲玉米螟酚氧化酶原的原核表达和性质分析

【目的】昆虫体内酚氧化酶原（PPO）是一种重要的天然免疫蛋白,参与昆虫的体液免疫和细胞免疫过程。本研究采用原核表达体系,大量表达可溶且具有活性的重组PPO蛋白,可用于各种酚氧化酶（PO）抑制剂的筛选,从而为创制抑制昆虫免疫系统的新型杀虫剂提供条件。【方法】利用从亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis 5龄幼虫体内克隆获得PPO基因,构建了pET-28b-PPO原核表达载体,在大肠杆菌Escherichia coli中重组表达了亚洲玉米螟PPO蛋白;采用Ni-NAT亲和层析柱快速纯化目的蛋白,进行了Western杂交鉴定;测定分析了重组PPO蛋白激活为PO后的酶学性质以及不同金属离子（Mg²⁺,Cu²⁺和Fe²⁺）对PPO二级结构的影响。【结果】融合蛋白PPO得到了表达和纯化。重组PPO蛋白激活为PO后最适反应温度为30℃,最适pH为7.2,以L-DOPA为底物时PO催化反应的V_max为140.8 U/mg·min,Km为2.96 mmol/L。Fe²⁺存在的情况下重组PPO蛋白中β-折叠结构成分显著增加至53.7%±4.6%,α-螺旋结构成分则显著下降至2.6%±1.2%（P<0.05）;有Mg2+存在的情况下,重组PPO蛋白中β-折叠结构成分显著下降,α-螺旋结构成分稍有上升。有Cu²⁺存在的情况下,重组PPO蛋白中β-折叠结构成分显著下降为10.0%±1.6%,而α-螺旋结构成分则上升至35.3%±6.9%。【结论】结果说明不同金属离子对重组PPO蛋白的二级结构有显著影响。     

亚致死浓度氯虫苯甲酰胺可降低亚洲玉米螟的种群增长

为了探讨氯虫苯甲酰胺对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis (Guenée)的抗性风险评估, 为科学使用氯虫苯甲酰胺防治亚洲玉米螟提供理论基础, 本研究在实验室条件下采用饲料混毒法测定了新型杀虫剂氯虫苯甲酰胺对亚洲玉米螟的毒力, 利用生命表技术研究了氯虫苯甲酰胺对亚洲玉米螟 3龄幼虫的亚致死效应。结果表明： 氯虫苯甲酰胺对亚洲玉米螟3龄幼虫的LC₁₀, LC₄₀ 和LC₅₀分别为0.038, 0.098 和0.123 mg a. i. /L。以氯虫苯甲酰胺LC₁₀和LC₄₀剂量分别处理亚州玉米螟3龄幼虫后, 幼虫和蛹的发育历期明显延长, 成虫寿命缩短, 产卵量也显著降低, 但对蛹重（雌： P=0.337, 雄： P=0.121）、卵孵化率（P=0.087）和性比（P=0.379）无显著影响。处理种群的净增值率（R₀）、内禀增长率（r_m）和周限增长率（λ）显著低于对照种群（P<0.0001）。结果提示, 氯虫苯甲酰胺的亚致死浓度可降低亚洲玉米螟的种群增长。     

亚洲玉米螟幼虫酚氧化酶原基因序列的生物信息学分析

酚氧化酶原PPO是昆虫免疫的关键酶, 本文从生物信息学角度对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis Guenée幼虫PPO进行分析, 为进一步研究其高级结构与功能的关系提供理论依据。利用我们已提交到GenBank的数据, 采用在线分析及MEGA4和RasMol软件对亚洲玉米螟酚氧化酶原（Of-PPO）的核苷酸和氨基酸序列、系统发生关系和蛋白质三级结构进行分析。结果表明: Of-PPO全长cDNA序列有2 686 bp, 包含一个2 079 bp的开放阅读框, 其推导的693个氨基酸序列中包含6个组氨酸残基构成的2个铜离子结合位点, 以及保守的硫羟酸酯区域。Of-PPO属于PPO2类群, 其N端不含信号肽, 无跨膜结构域区域, 无糖基化位点, 44个磷酸化位点均匀分布于整个多肽链中, 有2段序列可能形成卷曲螺旋, 有5个区域的氨基酸具较强疏水性, 其二级结构中α-螺旋占22.54%, 随机卷曲占56.79%。同源建模显示其三级结构为“α/β型”中的“滚筒结构”, 存在一个明显的空位, 可能与该酶催化活性有关。本文可为Of-PPO的实验研究和应用开发提供有价值的信息。     

豆野螟成虫行为学特征及性信息素产生与释放节律

豆野螟Maruca vitrata (Fabricius)是一种严重的泛热带豆类蔬菜害虫。本文在（29±1）℃、相对湿度75%～80%、光周期14L∶10D条件下研究了豆野螟成虫的羽化、交尾行为以及雌蛾性信息素的释放节律。结果表明：其羽化行为全天可见,在雌蛾中,86%于暗期羽化; 在雄蛾中,73%于暗期羽化。雌雄蛾羽化行为在暗期第4、5和8 h差异达到显著 (t>4; P<0.05)。交尾活动发生在暗期19：00到5：00之间,交尾持续时间最短约为20 min,最长约为90 min,3日龄进入暗期第5 h具有最高的交尾率。1、6和7日龄成虫具有单个交尾高峰,2到5日龄成虫具有两个交尾高峰。同一日龄成虫交尾在暗期前半段平均花费的时间要明显高于在后半段花费的时间。低龄和高龄的成虫用于交尾的时间明显高于中龄的性成熟成虫。成虫的开始交尾时间随着日龄的增加逐渐前移。雄蛾对进入暗期后第5 h和第9 h处女雌蛾的性腺提取物和空气收集性信息素的触角电位反应最强,对 3日龄处女雌蛾的性腺提取物和空气收集性信息素的触角电位反应最强。处女雌蛾田间诱蛾试验表明：23：00-01：00为诱蛾高峰期,3日龄处女雌蛾的诱蛾效果最好。该蛾的羽化、交尾及性信息素产生与释放均存在节律上的一致性。雌蛾的性信息素释放的时间较长,见于整个暗期,然而交尾行为发生时间较短,主要发生于两个交尾高峰之间。     

亚洲玉米螟神经肽羽化激素基因cDNA的克隆及组织表达

羽化激素对调节昆虫的蜕皮和发育起关键作用。亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis是亚洲农业重要害虫之一,本实验研究了亚洲玉米螟羽化激素基因cDNA的分子结构和表达模式。利用兼并性引物RT-PCR技术,克隆了亚洲玉米螟羽化激素基因cDNA的中间片段,然后再用RACE方法,获得羽化激素基因的 cDNA全长序列。结果表明： 亚洲玉米螟羽化激素基因cDNA全长986 bp（GenBank登录号： DQ668369）,开放阅读框为267 bp,编码88个氨基酸的前体蛋白,其中包括前26个氨基酸组成的信号肽和62个氨基酸的成熟肽。亚洲玉米螟羽化激素基因与烟草天蛾、棉铃虫和家蚕已报道同源基因的同源性较高,分别为79.5%、77.3%和67.0%,与黑腹果蝇同源基因的同源性最低,仅45.5%。亚洲玉米螟羽化激素基因mRNA只在脑中表达,在咽下神经节、胸神经节、腹神经节等神经组织中检测不到,在非神经组织如中肠、脂肪体和表皮中也不表达。     

亚洲玉米螟两个不同地理种群对暗期干扰的滞育反应

为了探明亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis (Guenée)不同地理种群对暗期干扰的滞育反应, 本文在研究了亚洲玉米螟南昌种群（28°41′N, 115°53′E）和哈尔滨种群（44°56′N, 127°10′E）光周期反应的基础上, 在室内分别测试了25℃和28℃温度下1 h的光脉冲干扰光周期L9∶D15和L12∶D12对这两个不同地理种群幼虫滞育抑制的影响。结果表明： 在25℃和28℃下, 哈尔滨种群的临界日长分别比南昌种群延长了1 h 40 min和2 h; 在所有测试的暗期干扰实验中, 除了极少数光脉冲干扰点外, 南昌种群幼虫滞育的发生率显著低于哈尔滨种群; 1 h光脉冲干扰光周期L9∶D15的滞育发生率明显低于干扰光周期L12∶D12, 且前者表现了暗期的中间对光脉冲最敏感, 而后者显示了暗期的初期对光脉冲最敏感; 28℃下光脉冲对滞育的抑制效果强于25℃。这些结果进一步提示, 即使在同种昆虫中, 如果地理种群和实验条件不同, 暗期干扰对滞育抑制的效果也可能不同。