三种稻飞虱体内类酵母共生菌18S rDNA和 ITS 5.8S rDNA序列克隆及进化分析

为研究水稻3种主要害虫灰飞虱Laodelphax striatellus、 褐飞虱Nilaparvata lugens和白背飞虱Sogatella furcifera体内类酵母共生菌（yeast-like symbiotes, YLS）的种属地位及与寄主的进化关系, 测定了其体内YLS的18S rDNA及ITS-5.8S rDNA的全长序列。基于3种稻飞虱体内YLS的18S rDNA序列比对表明, 褐飞虱YLS和白背飞虱YLS的一致性比其与灰飞虱YLS的高（褐飞虱YLS和白背飞虱YLS为98.91%, 灰飞虱YLS和褐飞虱YLS为95.74%, 灰飞虱YLS和白背飞虱YLS为96.02%）, 而基于ITS-5.8S rDNA序列比对, 灰飞虱YLS和白背飞虱YLS的一致性比其与褐飞虱YLS的要高（白背飞虱YLS和灰飞虱YLS为99.57%, 灰飞虱YLS和褐飞虱YLS为91.91%, 白背飞虱YLS和褐飞虱YLS为90.46%）。基于真菌18S rDNA和ITS-5.8S rDNA的系统发育树均表明, 3种稻飞虱体内YLS与其他已知真菌进化关系较远。本研究证实了昆虫真菌类共生菌与寄主形成了长期的进化关系, 从而形成了不同于已知真菌的分类地位。     

Phylogenetic position of yeast-like symbiotes from three rice planthoppers (Homoptera: Delphacidae ) based on 18S rDNA and ITS-5.8S rDNA sequences

为研究水稻3种主要害虫灰飞虱Laodelphax striatellus、褐飞虱Nilaparvata lugens和白背飞虱Sogatella furcifera体内类酵母共生菌( yeast-like symbiotes,YLS)的种属地位及与寄主的进化关系,测定了其体内YIS的18SrDNA及ITS-5.8S rDNA的全长序列.基于3种稻飞虱体内YLS的18S rDNA序列比对表明,褐飞虱YLS和白背飞虱YLS的一致性比其与灰飞虱YLs的高(褐飞虱YLS和白背飞虱YLS为98.91％,灰飞虱YLS和褐飞虱YLS为95.74％,灰飞虱YLS和白背飞虱YLS为96.02％),而基于ITS-5.8S rDNA序列比对,灰飞虱YLS和白背飞虱YLS的一致性比其与褐飞虱YLS的要高(白背飞虱YLS和灰飞虱YLS为99.57％,灰飞虱YLS和褐飞虱YIS为91.91％,白背飞虱YLS和褐飞虱YLS为90.46％).基于真菌18S rDNA和ITS-5.8S rDNA的系统发育树均表明,3种稻飞虱体内YLS与其他已知真菌进化关系较远.本研究证实了昆虫真菌类共生菌与寄主形成了长期的进化关系,从而形成了不同于已知真菌的分类地位.     

北方水稻和小麦种植区麦田灰飞虱种群发生动态及其带毒率研究

灰飞虱Laodelphax striatellus(Fallén)是农业生产上的重要害虫之一,尤其是其传毒造成的危害更为严重。本文通过对山东省水稻种植区(包括稻麦轮作区与非轮作区)和小麦种植区灰飞虱田间种群发生量的系统调查、灯诱观测及其带毒率检测等得到如下研究结果:(1)与小麦种植区及水稻种植区非轮作麦田相比,稻麦轮作区麦田灰飞虱虫口密度高,可见稻麦轮作有利于灰飞虱种群发生危害;(2)山东省小麦种植区麦田灰飞虱仅发现携带黑条矮缩病毒,水稻种植区稻麦轮作田灰飞虱种群还检测到携带水稻条纹叶枯病毒;(3)灯诱高峰期灰飞虱带毒率与当地灰飞虱带毒率存在差异,说明有外来种群的迁入;(4)在检测的1 268头灯诱灰飞虱中只有1头体内同时检测到携带黑条矮缩病毒和水稻条纹叶枯病毒,可见灰飞虱可同时携带两种病毒,但概率极低。     

昆虫病毒研究的回顾与展望

在病毒学研究一个多世纪的发展史中,以昆虫作为宿主,并在宿主种群中发生流行病的昆虫病毒研究起步较迟,落后于植物病毒、动物病毒、细菌病毒.但是近五十年来,昆虫病毒研究得到很大的发展.据国际病毒分类委员会第七次报告的统计,至今已报告的昆虫病毒有1600多种,涉及昆虫纲几乎所有的目.这些昆虫病毒分属于13个病毒科、2个病毒亚科和21个病毒属.按病毒核酸类型划分,可分为:1)双链DNA病毒,其中有杆状病毒科、痘病毒科、多分病毒科、泡囊病毒科和虹彩病毒科;2)单链DNA病毒中的细小病毒科;3)双链RNA病毒,其中有呼肠孤病毒科、二分RNA病毒科;4)单链RNA病毒,其中有微RNA病毒科、野田村病毒科和T四病毒科;5)DNA和RNA的反转录病毒,包括前病毒科和变位病毒科[2].昆虫病毒已经成为病毒研究比较活跃的领域之一,它在生命科学研究中占有显著的地位并显示出广阔的发展前景.我国的昆虫病毒研究实际上始于二十世纪50年代中期高尚荫、曹诒荪等人对家蚕核型多角体病毒(NPV)病研究[3].近五十年来,在昆虫病毒--昆虫细胞离体培养系统;昆虫病毒资源的识别鉴定;昆虫病毒分子生物学;昆虫病毒生物防治技术等研究领域得到很大的发展,取得长足进步,并在国际上产生重要影响.     

利用siRNA高通量测序技术筛查蚊子体内携带的RNA病毒

昆虫可以利用小干扰RNA(siRNA)机制干扰体内RNA病毒的增殖,从而获得对该病毒的免疫能力。通过第二代测序技术对蚊子的小RNA进行高通量测序,再通过生物信息学方法寻找其中的RNA病毒序列,发现在我国云南地区的白纹伊蚊和致倦库蚊体内存在Marayo,Omsk hemorrhagic fever和Ilheus等RNA病毒的基因片段。至此建立了发现媒介昆虫体内携带病毒的一种新方法,可用于媒介昆虫携带RNA病毒的本底调查。     

水稻条纹叶枯病的研究进展

水稻条纹叶枯病对水稻生产造成了广泛而严重的危害。水稻条纹叶枯病毒（RSV）是致病的元凶,而灰飞虱是传播者。RSV在植物体内能形成核糖核蛋白体（RNP）及内含体,但不形成病毒颗粒。每个RNP只含一种RNA。RSV的全基因组由4条单链RNA组成,编码7种蛋白,它们的具体功能正被逐渐阐明。目前对于RSV的致病机制和植物的抗病机制的研究也取得了进展。     

基于宏病毒组学技术挖掘猪腹泻粪便的病毒群落组成

为系统鉴定现阶段上海地区仔猪腹泻样品中的病毒群落组成,本研究利用宏病毒组学技术对临床采集的猪腹泻粪便进行了宏病毒高通量测序。结果显示,测序获得了1,676,726个RNAcontig和95,111个DNAcontig,RNA病毒和DNA病毒序列分别占比38.58%和3.10%。其中星状病毒科、杯状病毒科和小RNA病毒科是病毒总群落中占比最高的前3个科。虽然DNA病毒在病毒总群落中的占比较低,但其单组分环状DNA (CRESS-DNA)病毒种类丰富多样,包含有18种CRESS-DNA病毒。经基因组序列深度拼接,共获得了46条病毒全基因组序列,包括2株猪星状病毒和3株类似星状病毒、2株札幌病毒、16株小双节RNA病毒和23株CRESS-DNA病毒。其中1株札幌病毒归属于GII/3亚型,与人札幌病毒亲缘性较近。16株小双节RNA病毒中有4株归属于GGI亚型,其余12株归属于GGII亚型。23株CRESS-DNA病毒中有1株归属于类双生病毒科、12株CRESS-DNA病毒归属于小环状DNA病毒科,另外10株CRESS-DNA病毒未分类。本研究揭示现阶段猪腹泻粪便中以RNA病毒为主导,且存在宿主...     

灰飞虱核心共生菌的鉴定

媒介昆虫的核心共生菌能被用作基因工程菌发挥抗病毒功能.灰飞虱是一种重要的农业害虫,其传播的水稻条纹病毒造成水稻的大面积减产甚至绝收.[目的]本研究对不同稻区及温室饲养的灰飞虱进行菌群组成分析并初步鉴定灰飞虱的核心共生菌.[方法]通过16SrDNA介导的二代测序技术,分析了 2018-2020年间采集自云南昆明、河南开封...     

棉铃虫5型质型多角体病毒RNA聚合酶的确定与功能机制研究

棉铃虫5型质型多角体病毒属于呼肠孤病毒科质型多角体病毒属,以重要农业害虫棉铃虫为其天然宿主,对棉铃虫的生物控制具有重要意义.本文对棉铃虫5型质型多角体病毒第3片段编码的蛋白的功能进行了初步研究.首先通过同源性对比,推测其所编码的蛋白可能行使RNA依赖的RNA聚合酶(RdRP)的功能.通过体外活性研究确定了该蛋白的RdRP活性,并确定了其保守活性位点GDD.随后以病毒基因组RNA和3′-OH封闭的病毒基因组RNA为模板,利用Northern blot方法研究该蛋白起始病毒基因组RNA合成的分子机制.结果表明,该病毒的RdRP主要通过引物非依赖的方式起始病毒基因组RNA的合成,并且该RdRP蛋白并不具有末端转移酶活性.最后,对RdRP行使功能的生化条件进行探索,发现RdRP功能的发挥需要二价金属离子Mg2+的存在.     

基于16S rRNA高通量测序的灰飞虱体内细菌群落结构及多样性分析

【目的】探明灰飞虱Laodelphax striatellus体内细菌的群落结构和种类多样性。【方法】采用Illumina MiSeq测序平台对新羽化24 h的灰飞虱雌雄成虫体内细菌16S rRNA的V3-V4变异区序列进行高通量测序,应用USEARCH和Silva等软件和数据库来统计样品序列数目和操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)数量,分析灰飞虱雌雄成虫体内细菌的种类组成、丰度、Alpha多样性及其差异。【结果】灰飞虱雌、雄成虫样本分别获得29 333和25 919条有效序列,根据序列相似性进行聚类分析分别获得55和57个OTUs。其中,雌、雄成虫两类样本共有OTU数目20个,特有的OTU数目分别为35和37个。基于OTU物种分类分析,雌雄成虫样本中细菌种类一共覆盖7个门、15个纲、23个目、33个科、56个属和73个种。在门、纲、目和科分类阶元上,雌雄成虫两类样本均以变形菌门(Proteobacteria,雌99.96%/雄99.16%)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,雌97.76%/雄97.84%)、红螺菌目(Rhodospirillales,雌83.92%/雄53.21%)和醋酸杆菌科(Acetobacteraceae,雌83.90%/雄53.17%)中的细菌为优势菌。在属分类阶元上,灰飞虱雌雄成虫体内优势菌为醋酸杆菌科未分类属(unclassified Acetobacteraceae),沃尔巴克氏体属Wolbachia次之,后者在雌、雄成虫体内丰度分别为13.81%和44.52%。在种水平上,灰飞虱雌、雄成虫体内特有细菌分别为21和32个种,但两类样本中性别特有种的丰度普遍极低,均不足0.5%。【结论】灰飞虱雌雄成虫间细菌群落组成和种类多样性存在差异。本研究为进一步挖掘灰飞虱体内关键微生物并解析其生物学功能及其利用等方面奠定了基础。     

稻飞虱种群发生的调查与取样技术

稻飞虱是中国和许多国家水稻生产上的主要害虫,属r对策暴发危害类型。其中,褐飞虱和白背飞虱是典型的远距离迁飞性害虫,具有大区域同期"突增"和"突减"的灾变特性;灰飞虱则主要以本地越冬为主,远距离迁飞对种群结构的影响较小,但其传播的病毒病对水稻生产的影响更甚。针对3种稻飞虱的生物学特性,本文发展了稻飞虱田间种群发生与危害等的调查与取样技术,为其种群发生及其监测预警提供技术支撑。     

灰飞虱胁迫对水稻叶片中防御酶活性及细胞超微结构的影响

为探讨灰飞虱为害对水稻叶片的防御酶及细胞结构的影响,利用透射电镜观察了灰飞虱取食不同时间后叶片细胞超微结构的变化并测定了防御酶的活性。灰飞虱为害后,透射电子显微镜观察显示,随着灰飞虱取食时间延长,感虫水稻‘Kittake’的叶片细胞逐渐出现质壁分离,叶绿体发育异常,结构趋于模糊,72h后叶绿体膜破裂,叶绿体基粒片层完全溶解或断裂;抗虫品种‘Mudgo’叶绿体结构完整,基粒及片层结构完好,抗虫水稻的厚壁组织细胞内聚集了大量电子致密物,细胞内结晶状物质可能为酚类化合物。抗感水稻植株体内的苯丙氨酸解氨酶（PAL）和过氧化物酶（POD）的活性随灰飞虱取食时间延长而显著升高,多酚氧化酶（PPO）活性则表现出先上升后下降的趋势,且‘Mudgo’中的3种防御酶活性明显高于‘Kit—take’的,表明3种酶的活性均受灰飞虱为害诱导升高,但‘Mudgo’中3种酶活性上升的速度和幅度均高于‘Kittake’。     

灰飞虱种群暴发成灾原因剖析

灰飞虱Laodelphaxstriatellus(Fall n)作为多种植物病毒病的传毒介体,近年来发生数量呈逐年锐增态势,给水稻生产造成了严重的损失。研究表明,灰飞虱种群的暴发有其生理生态基础。种群具有的强抗逆能力和多态现象增加了种群在各种环境条件下的存活机会;体内共生菌的感染增大了种群的繁殖力。暖冬及春季偏高气温与偏少降雨使种群的存活率提高、发育加速;免耕及种植方式的多样性,使得灰飞虱种群从麦田等地转移到稻田的桥梁质量提高、数量增多;种群抗药性的产生与抗性水平的提高,造成主要药剂对灰飞虱防效的下降,致使种群始终处于高数量水平;同时,承灾体水稻抗虫能力的脆弱,最终触发灰飞虱种群的大暴发与成灾。近年灰飞虱的大发生是种群内外多种因素共同作用的结果。另外,文中还对灰飞虱种群暴发成灾及测报中急需解决的问题进行了讨论。     

灰飞虱高带毒（RSV）群体酵母双杂交cDNA文库的构建

为了研究灰飞虱Laodelphax striatellus Fallén与水稻条纹病毒（rice stripe virus, RSV）互作机制, 本研究构建了灰飞虱高带毒群体酵母双杂交cDNA文库。以实验室筛选的灰飞虱高带毒群体为材料, 分离纯化mRNA, 反转录合成双链cDNA, 并连接三框型接头, 层析柱分级纯化。采用同源重组反应制备三框型cDNA入门文库, 再通过同源重组将入门文库转移到Gateway兼容载体pGADT7-DEST上, 构建获得酵母双杂交cDNA文库。检测结果表明： 文库库容量为3.68×10⁷ cfu, 扩增文库滴度为2.62×10¹⁰ cfu/mL; 文库重组率大于95%, cDNA插入片段平均长度>1 kb, 达到了标准cDNA文库的要求。灰飞虱高带毒群体酵母双杂交cDNA文库的构建为开展昆虫介体与水稻条纹病毒互作机制的研究奠定了基础。     

灰飞虱室内大量繁殖及越冬饲养方法

灰飞虱Laodelphax striatellus(Falln)作为多种植物病毒病的传毒介体,近年来发生数量呈逐年增加趋势,给水稻生产造成严重损失。杀虫剂室内毒力测定和抗性选育工作的顺利进行,必须长期饲养大量的标准试虫。文章介绍采用稻苗饲养室内大量繁殖灰飞虱的方法,饲养盒的使用使该方法更加方便,而越冬用麦苗饲养更接近田间的实际情况。     

水稻黑条矮缩病传毒昆虫的防治实践与研究

水稻黑条矮缩病 (RBSDV)是由传毒媒介灰飞虱Laodelphaxstriatellus (Fall n)传播所致 ,治虫防病是目前防治水稻黑条矮缩病的重要手段。生产实践证明 ,防治该病应以控制灰飞虱种群数量增长为首选目标 ,把带毒灰飞虱尽可能地扑灭在迁移到水稻秧苗进行传毒侵染之前。因此掌握防治适期 ,选用高效低毒农药 ,切断初次侵染来源 ,才能达到控制该病发生的目的。     

RNA N6-methyladenosine modification suppresses replication of rice black streaked dwarf virus and is associated with virus persistence in its insect vector

N⁶ methylation of adenosine (m⁶A) was recently discovered to play a role in regulating the life cycle of various viruses by modifying viral and host RNAs. However, different studies on m⁶A effects on the same or different viruses have revealed contradictory roles for m⁶A in the viral life cycle. In this study, we sought to define the role of m⁶A on infection by rice black streaked dwarf virus (RBSDV), a double-stranded RNA virus, of its vector small brown planthopper (SBPH). Infection by RBSDV decreased the level of m⁶A in midgut cells of SBPHs. We then cloned two genes (LsMETTL3 and LsMETTL14) that encode m⁶A RNA methyltransferase in SBPHs. After interference with expression of the two genes, the titre of RBSDV in the midgut cells of SBPHs increased significantly, suggesting that m⁶A levels were negatively correlated with virus replication. More importantly, our results revealed that m⁶A modification might be the epigenetic mechanism that regulates RBSDV replication in its insect vector and maintains a certain virus threshold required for persistent transmission.     

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。     

灰飞虱与褐飞虱种内和种间密度效应比较

在人工气候室内比较研究了灰飞虱和褐飞虱在汕优63和秀水11上的种内和种间密度效应对其主要生物学参数的影响,结果表明两种稻飞虱均存在显著的种内竞争,主要表现为随着密度增加,若虫发育历期延长、若虫羽化率下降、雌成虫寿命缩短、每雌产卵量下降。种内密度效应与稻飞虱种类和寄主品种有显著互作关系,灰飞虱种内竞争较褐飞虱明显,二者在适宜寄主上种内竞争更为明显。同时,两种稻飞虱存在着显著的种间密度效应,主要表现为异种存在时的促进作用,即异种共存时若虫历期缩短、若虫羽化率提高、雌虫寿命延长、每雌产卵量增加。种间密度效应也与稻飞虱种类和寄主品种有显著互作关系,两种共存对灰飞虱的有利作用显著大于对褐飞虱的有利作用,在欠适宜寄主上种间互利效应更为明显。最后,本文对稻飞虱种内和种间密度效应的机制和进化意义进行了讨论。