[反]-β-法尼烯合成酶基因在植物抗蚜分子育种中的应用

蚜虫是重要的农业害虫,每年造成数以亿计的经济损失。[反]-β-法尼烯[(E)-β-farnesene,EβF]是绝大多数蚜虫报警信息素的主要成分,可使蚜虫产生骚动、从植株上脱落,并吸引蚜虫天敌,有效控制蚜虫危害。EβF合成酶是催化合成EβF的关键酶,目前该基因已从薄荷、香橙、花旗松、黄花蒿、洋甘菊等植物中得到分离鉴定。植物中表达EβF合成酶基因以催化法呢基焦磷酸(Farnesyl diphosphate,FPP)合成EβF是控制蚜虫危害的重要策略。文中概括了当前植物抗蚜转基因研究现状,综述了植物EβF合成酶基因及其在植物抗蚜分子育种中的应用。针对当前转基因植物的EβF生成量较低等问题,展望了EβF合成酶基因在植物抗蚜分子育种中的应用前景和研究策略。     

[反]-β-法尼烯与氟取代物分子结构叠合差异分析

利用计算机辅助分子叠合法对蚜虫报警信息素［反］-β-法尼烯(EBF)的氟取代系列物与EBF的结构进行比较,初步研究了EBF及其氟取代系列物的结构 活性之间的关系。发现对于1氟、2氟及3氟的取代物来说,在分子骨架共轭双键端进行氟取代修饰,所得取代物结构与EBF最为近似,可能具有生物报警活性。     

桃蚜对报警信息素和烟草挥发物的电生理和行为反应

【目的】探究烟草挥发物和蚜虫报警信息素对桃蚜Myzuspersicae行为的影响,以期为桃蚜的化学生态防治提供理论依据。【方法】采用触角电位技术(EAG)测定了有翅蚜与无翅蚜对蚜虫报警信息素(E)-β-法尼烯与4种烟草挥发物(6-甲基-5-庚烯-2-酮、壬醛、反-β-罗勒烯、乙酸正丁酯)的电生理反应,并利用Y型嗅觉仪测定了桃蚜对这些化合物的行为反应。【结果】蚜虫报警信息素和4种烟草挥发物均能引起有翅蚜和无翅蚜的触角电位反应,有翅蚜的嗅觉感器对报警信息素更为敏感,而无翅蚜对烟草挥发物乙酸正丁酯和反-β-罗勒烯更为敏感。在1、10和100 ng 3个测试剂量范围内,报警信息素在剂量为10 ng和100 ng时对有翅蚜和无翅蚜的驱避作用显著,而1 ng时仅对无翅蚜有驱避作用。烟草挥发物乙酸正丁酯、6-甲基-5-庚烯-2-酮和反-β-罗勒烯在剂量为100 ng时,对无翅蚜和有翅蚜具有引诱作用;当剂量10 ng时,乙酸正丁酯对有翅蚜和无翅蚜均有引诱作用,6-甲基-5-庚烯-2-酮仅对无翅蚜有引诱作用。【结论】报警信息素对无翅蚜的驱避作用强于有翅蚜,烟草挥发物组分6-甲基-5-庚烯-2-酮、乙酸正丁酯、反-β-罗勒烯对桃蚜的无翅蚜和有翅蚜均具有引诱作用。     

麦长管蚜对E-β-法尼烯的嗅觉行为反应

【目的】测定麦长管蚜Sitobion avenae Fabricius对E-β-法尼烯(E-β-farnesene,EβF)矿物油溶液反应的最低阈值浓度,为EβF的田间应用提供依据。【方法】观察麦长管蚜3龄若蚜对不同浓度EβF的逃逸行为和"Y"型管嗅觉行为反应。每天定时分5次(9:00,11:30,14:00,16:30和19:00)滴加10μL EβF于滤纸上,滤纸用牙签固定于麦苗盆中心,持续处理5 d。每盆麦苗处理前接1龄若蚜15头。记录成蚜翅型及2周后蚜虫总数量。【结果】随着EβF浓度升高,麦长管蚜3龄若蚜3 min内逃离数显著增加,有翅蚜比例显著增加,种群个体数量显著下降,驱避效果明显增强。EβF浓度为200 ng/μL和≥600 ng/μL使蚜虫逃离数显著增加(P0.05)。"Y"型管选择行为测试结果表明,EβF≥600 ng/μL对3龄若蚜具有极显著的驱避作用(P0.01)。与对照相比,EβF≥600 ng/μL处理极显著提高了有翅蚜比例(P0.01);EβF≥400 ng/μL极显著抑制蚜虫种群个体数量增长(P0.01),但与600 ng/μL处理差异不显著。【结论】600 ng/μL EβF矿物油溶液为麦长管蚜驱避剂的最低阈值浓度。     

蚜虫报警信息素与类似物的合成及其对桃蚜定居行为的影响

蚜虫是主要的农业害虫之一,它对作物的危害除直接吸取液汁外,更严重的是传播多种植物病毒病(张广学等,1981)。杀虫剂的大量使用,使得蚜虫的抗药性增长很快,而且由于蚜虫迅速得毒和迅速传毒,所以杀虫剂很准保护作物免遭蚜虫传播非持久性病毒。因此近年来国内外开展了蚜虫行为控制剂的研究(Montgomery等,1978;Briggs等,1983;Gibson等:1984;Dawsow等,1988;张钟宁等,1988)。 [反]-β-法尼烯是许多蚜虫报警信息素的主要成分。它是蚜虫受到危害时,从腹管分泌出的以告警于其他蚜虫逃散的化合物。其分子结构于1972年被Bowers等人鉴定。Pickett等(1980)进一步报道了蚜虫报警信息素全成分的研究。本文将报道[反]-β-法尼烯及其类似物的合成及生测结果。     

反-β-法尼烯对马铃薯蚜虫及其天敌的生态效应

反-β-法尼烯(EβF)是蚜虫报警外激素的主要组分,可以驱避蚜虫并调节部分天敌的行为反应.为明确其生态功能,研究了EβF对马铃薯田间蚜虫(桃蚜、棉蚜、马铃薯长管蚜)及其主要天敌种群数量变动的影响.结果表明: 2年内,EβF处理区(每周100 μL)植株上的蚜虫数量显著低于对照区,瓢虫(2012、2013年)及僵蚜(2012年)的数量显著高于对照区.2012年,距离EβF释放器1和5 m处植株上蚜虫数量显著低于10 m处;2013年,距离EβF释放器1 m处植株上蚜虫数量显著低于5及10 m处.EβF处理区黄盆内寄生蜂和食蚜蝇(2012年)以及瓢虫(2013年)的数量显著高于对照区.表明马铃薯田间释放EβF可以在一定距离范围内抑制蚜虫的种群增长.     

桃蚜提取液对南方小花蝽行为的影响

在室内(25±1℃,RH70%)条件下,研究了桃蚜Myzus persicae不同溶剂提取液对南方小花蝽0rius similis行为的反应.结果表明,桃蚜虫体用水研磨的浆液、用水或95%乙醇研磨提取的滤液,均含有很强的活性物质,而且用乙醇提取的滤液活性更强.其中桃蚜虫体用水研磨的浆液对南方小花蝽行为有很显著的影响.南方小花蝽对提取的活性物质均表现有明显的滞留和调转行为.     

无翅茶蚜对茶树挥发物的触角电生理和行为反应

分别使用昆虫触角电位仪(EAG)和四臂嗅觉仪,测定了无翅茶蚜Toxopteraaurantii Boyer对14种茶树挥发性化合物、14种挥发物中"绿叶气味"组成的混合物(GLV)、14种挥发物的混合物(ACB)、以及新鲜嫩叶、芽、嫩茎、成叶和茶蚜为害嫩叶(ADYL)的EAG反应和行为反应。ACB引出最大的EAG反应值,茶树挥发物主要组分Z-3-己烯-1-醇、E-2-己烯醛、n-己醇、水杨酸甲酯和苯甲醇也引起较大的EAG反应值。4种正常茶梢的器官也引出较大的EAG反应,以嫩叶最强、依次为芽、嫩茎和成叶。有趣的是ADYL引出弱的负的EAG值。用嗅觉仪进行的生物测定表明,嫩叶以及主要的茶梢挥发性成分乙酸-Z-3-己烯酯、水杨酸甲酯、E-2-己烯-1-醇和Z-3-己烯-1-醇等也具有较强引诱活性。研究显示无翅茶蚜可能利用茶梢挥发物作为利它素而寻觅适宜的取食场所,如茶树嫩梢。     

中红侧沟茧蜂对烟草挥发物的触角电生理及行为反应

中红侧沟茧峰 Microplitis mediator是棉铃虫 H elicoverpa armigera的主要内寄生蜂 ,是优良的蜂种 ,在生物防治上具有广阔的应用前景。但迄今 ,有关中红侧沟茧蜂的化学生态的研究甚少。利用触角电位技术 ,测定了中红侧沟茧蜂对烟草叶片粗提物和烟草中 10种挥发物的触角电生理反应 ,并测定了中红侧沟茧蜂的触角电位反应随日龄的变化。以嗅觉仪测定了中红侧沟茧蜂对烟草粗提物、烟草中 4种挥发物的行为反应。结果表明中红侧沟茧蜂利用烟草释放的气味向烟草定向 ,进而找到其寄主——棉铃虫 ,也佐证了烟草同样是棉铃虫的重要寄主植物的论点。雌蜂对脂肪族化合物反应最强 ,对芳香族化合物和糠醛 (杂环化合物 )的反应居中 ,对萜类化合物反应较弱或者不反应。表明烟草挥发性物质在中红侧沟茧蜂寻找寄主的过程中起着重要的作用 ,但挥发物各组分的作用存在着差异。雌性中红侧沟茧蜂对顺 - 3-己烯醇的触角电位反应随日龄的增加而变化。 1日龄的雌蜂的反应较弱 ,2日龄、3日龄的雌蜂反应较强 ,4日龄、5日龄的雌蜂的反应又减弱。这与该蜂产卵习性相符 :羽化当天的雌蜂产卵较少 ,羽化 2～ 3d之后的雌蜂产卵量较大     

华山松大小蠹对几种寄主挥发物组分的EAG和行为反应

为筛选适宜配制华山松大小蠹(Dendroctonus armandi)引诱剂的有效化学成分,用触角电位仪和Y型嗅觉仪测定了华山松大小蠹雌、雄虫对华山松挥发物主要成分的触角电生理(EAG)和行为反应.结果表明:在0.01、0.1、1、10、100 μg 5种刺激剂量下,7种化合物在特定浓度下均有明确的EAG反应;雌、雄虫对月桂烯、(+)-3-蒈烯、β-石竹烯3种化合物及雄虫对(+)-α-蒎烯、柠檬烯的EAG相对电位的最大值均出现在10μg刺激条件下;在10 μg刺激剂量条件下,雌虫对(+)-α-蒎烯、β-蒎烯和(+)-3-蒈烯有明显的正趋向反应,正趋向率均高于72%且显著高于雄成虫对3种挥发物的正趋向率;在1 μg刺激下,只有雄虫对(+)-3-蒈烯有一定正趋向反应;而在100μg条件下,(-)-α-蒎烯对雌、雄虫均有一定驱避作用.该研究结果可为开发华山松大小蠹林间引诱剂提供借鉴.     

长镰管蚜气味结合蛋白OBP3的cDNA克隆和序列分析及其成虫嗅觉行为反应测定

枫长镰管蚜Drepanosiphum platanoidis是少数几种不分泌E-β-法尼烯(E-β-farnesene,EBF)的蚜虫之一.ApisOBP3是首个被鉴定的特异结合EBF的昆虫气味结合蛋白,来自于豌豆蚜Acyrthosiphum pisum.本研究通过基因克隆技术,在枫长镰管蚜体内获得2个表达ApisOB...     

松墨天牛对马尾松挥发物的触角电位和行为反应

利用触角电位和嗅觉测定技术,比较分析松墨天牛Monochamus alternatus Hope对马尾松(Pinus massoniana Lamb)健康和松材线虫危害的枝条挥发物的触角电位和行为反应特点。实验结果表明:未交配松墨天牛对健康枝条挥发物的EAG反应值大于被害枝条的,交配后天牛对被害枝条的EAG反应值明显大于健康枝条的。在“Y”型嗅觉仪中,未交配天牛对健康枝条挥发物表现为正趋性,对被害枝条挥发物表现为负趋性,而交配后天牛对被害枝条挥发物表现为正趋性,对健康枝条挥发物表现为负趋性。说明不同发育时期的松墨天牛成虫对不同生理状态的寄主具有不同的敏感性和选择性。     

桃蚜取食行为对大气CO_2浓度升高的响应

【目的】近年来随着人类活动的增加,温室气体尤其是大气CO_2浓度升高造成的虫害爆发已成为国际上关注的焦点,因此,研究拟南芥Arabidopsis thaliana上桃蚜取食行为的变化对大气CO_2浓度升高的响应意义重大。【方法】本研究以拟南芥和绿色桃蚜Myzus persicae为研究对象,利用野生型拟南芥Col-0,茉莉酸途径信号传导缺失突变体(jar1)、水杨酸途径信号传导缺失突变体(npr1)、乙烯途径信号传导缺失突变体(ein2-5)为材料,以大气CO_2浓度升高为影响因子,利用刺吸式电位仪(EPG)记录了桃蚜在不同处理的拟南芥上的取食波形。【结果】研究结果发现:CO_2浓度升高缩短了Col-0和jar1植株上蚜虫首次刺探时间和首次到达韧皮部的时间,却延长了npr1和ein2-5上蚜虫首次到达韧皮部的时间,降低了jar1植株上蚜虫总的刺探时间且增加了其总的取食韧皮部时间,但没有改变其它基因型植株上蚜虫总的刺探和取食时间;同时增加了野生型植株上蚜虫的刺探频率,却没有影响其它基因型植株上的刺探频率。【结论】CO_2浓度升高降低了野生型植株和jar1植株抗性,有利于蚜虫到达韧皮部;却增加了npr1和ein2-5上的植物抗性,从而不利于蚜虫到达韧皮部。     

瓢虫和草蛉对小麦挥发物组分的行为及电生理反应

利用触角电位（electroantennogram, EAG）和嗅觉测定技术,比较分析了4种捕食性天敌昆虫七星瓢虫Coccinella septempunctata、龟纹瓢虫Propylaea japonica、中华通草蛉Chrysoperla sinica和大草蛉Chrysopa septempunctata对麦蚜取食诱导小麦挥发物的行为和电生理反应,揭示了瓢虫及草蛉类天敌昆虫的嗅觉反应特点。4种捕食性天敌昆虫对麦蚜取食诱导挥发物都有较高的EAG反应值,七星瓢虫和龟纹瓢虫对6-甲基-5_庚烯-2-酮、6-甲基-5-庚烯-2-醇的反应值较大;中华通草蛉和大草蛉对6-甲基-5-庚烯-2-醇和水杨酸甲酯的反应值较大,七星瓢虫对6-甲基-5-庚烯-2-醇的反应值最大,为0.96±0.18 mV;4种天敌昆虫对苯甲醛的EAG反应值较低,对反-2-己烯醛无反应。“Y”型管嗅觉测定结果表明,4种天敌昆虫对2-莰烯、6-甲基-5-庚烯-2-酮、6-甲基-5-庚烯-2-醇和水杨酸甲酯具有正趋性。说明4种多食性的捕食性天敌昆虫对麦蚜取食诱导挥发物各组分的嗅觉与行为反应各具特点;寄主麦蚜生境中的嗅觉线索在这4种捕食性天敌昆虫的寄主定位和生境选择中起重要作用。     

桔小实蝇雌成虫对寄主挥发物β-石竹烯的行为反应

寄主植物挥发性化合物往往对昆虫产卵场所的选择具有重要的影响,为了明确桔小实蝇Bactrocera dorsalis众多寄主中是否存在特定的挥发物能够引诱桔小实蝇雌成虫产卵,本研究对桔小实蝇3种寄主(番石榴、橙子和芒果)果实的挥发物进行了鉴定,并测试了相关挥发物对桔小实蝇产卵行为的影响.研究结果表明3种寄主果实均能引诱桔小实蝇产卵并且β-石竹烯是3种寄主果实中共有的挥发物;Y型嗅觉仪和四臂嗅觉仪测试均表明低浓度β-石竹烯(9 μg/mL)对桔小实蝇雌成虫具有引诱作用,但高浓度β-石竹烯对桔小实蝇没有引诱作用;增加寄主番石榴果实中β-石竹烯的含量也会显著降低果实对雌虫产卵的诱集效果.本研究证实了特定浓度的β-石竹烯在桔小实蝇产卵行为中的作用,为开发该虫防治中的推拉策略提供了一种思路.     

笋秀夜蛾雄蛾对性信息素化合物的电生理和行为反应

利用气质联用仪对笋秀夜蛾雌蛾性腺体粗提物成分进行了分析比对,通过触角电位(EAG)试验研究了笋秀夜蛾雄成虫对性信息素组分的电生理反应,以Y形嗅觉仪进行了室内和林间的行为生测.结果表明： 雌蛾性腺体粗提物中顺11-十六碳乙酸酯(Z11-16:Ac)和顺11-十六碳烯醇(Z11-16:OH)为笋秀夜蛾性信息素活性组分,性腺粗提物、两种化合物及其混合物均能激发雄蛾明显的EAG反应,且EAG反应值随性信息素组分浓度增加而增加.Z11-16:Ac和Z11-16:OH按57∶43配置成的二元混合物所激发的EAG反应强于同等剂量下的单一组分.室内的行为生测和林间诱捕试验结果与EAG反应基本一致,Z11-16:Ac+Z11-16:OH(57∶43)混合物对雄蛾引诱力最强,在林间单诱捕器(诱芯浓度为10⁴ng·μL^-1)的平均诱捕量达到(48.5±6.7)头.     

茶互利素和蚜性信息素及其组合调控大草蛉行为的效应

茶蚜群聚于茶梢上刺吸,而茶梢是加工名优茶的原料,不便施药治蚜。大草蛉虽是茶蚜主要天敌之一,但在自然情况下不足以控制茶蚜。遂探讨以茶梢互利素、蚜虫性信息素及其组合引诱大草蛉制约茶蚜的技术。使用顶空吸附法采集蚜害茶梢和健康茶梢挥发物,经GC-MS分析发现蚜害茶梢(E)-2-戊烯醛、苯甲醛和α-法尼烯的含量丰富。将蚜害茶梢挥发物中16种主要成分、蚜虫性信息素荆芥内酯和荆芥醇、以及α-法尼烯、苯甲醛和荆芥醇的2∶2∶6比例混合物分别制成味源,这19种味源的剂量都是200!g。经检测发现荆芥醇、荆芥内酯、α-法尼烯、(E)-2-戊烯醛和苯甲醛引起大草蛉的EAG值明显大于其它13种单组分引起的EAG值,而小于α-法尼烯、苯甲醛和荆芥醇混合物引起的EAG值。再将荆芥内酯和荆芥醇分别按7种比例配成7种味源,还把α-法尼烯、苯甲醛和荆芥醇的2∶2∶6比例混合物、以及(Z)-3-己烯-1-醇、(E)-2-戊烯醛、(E)-2-己烯醛、苯甲醛和α-法尼烯分别作为味源,用这13种味源分别制成的诱芯于秋季茶园中诱集大草蛉,每个诱芯含有信息物质总量是10 mg,结果表明:α-法尼烯、苯甲醛和荆芥醇混合物的诱效最强,称为大草蛉诱集剂;荆芥内酯和荆芥醇1∶9或0∶10比例的混合物诱效次之。深秋置大草蛉诱集剂诱芯于蚜群中,可诱来许多大草蛉成虫捕食茶蚜,并产卵于茶园中而增加大草蛉幼虫越冬基数,翌年春季就近捕食越冬蚜卵孵化的茶蚜。该诱集剂及其使用技术可作为一种治理茶蚜手段。     

烟草挥发物对2近缘种夜蛾产卵行为的影响及其成分分析

寡食性烟夜蛾Helicoverpa assulta (Guenée)和广食性棉铃虫H.armigera (Hübner)是铃夜蛾属2近缘种,烟草是其共同寄主.室内实验测定了1个普通烟草品种和4个黄花烟草品种叶片挥发物对二者电生理和行为反应的影响.结果表明,烟夜蛾处女雌蛾和交配雌蛾对4个黄花烟草品种叶片挥发物的EAG反应均显著高于普通烟草,而棉铃虫对普通烟草叶片挥发物的反应显著高于黄花烟草;二者的行为反应与EAG测试结果相似,黄花烟草叶片挥发物对烟夜蛾有较强的引诱作用,棉铃虫对普通烟草叶片挥发物有较强趋性;两种夜蛾雄蛾对这些挥发物的EAG和行为反应均没有雌蛾强烈,性别差异显著;GC-MS分析表明,与K326相比,马合烟叶片挥发物中尼古丁的相对含量高(76.91%),绿叶气味种类多但芳香族化合物种类少,挥发物种类和含量的不同是否与两种夜蛾产卵趋性差异相关,有待进一步研究.     

多异瓢虫对瓜蚜为害后植物挥发物的行为反应及挥发物成分分析

为明确寄主植物挥发物在多异瓢虫Hippodamia variegata (Goeze)搜索猎物过程中的作用, 采用Y型嗅觉仪测定了多异瓢虫成虫对来自瓜蚜Aphis gossypii Glover、 健康植株、 有蚜植株及蚜害植株本身的挥发物的行为反应。结果表明： 高密度蚜虫（≥700头/L）、 有蚜植株以及密度≥400头/盆的蚜虫为害诱导的黄瓜挥发物和密度≥200头/盆的蚜虫为害诱导的搅瓜挥发物对多异瓢虫成虫具有明显的引诱作用, 而低密度蚜虫（≤500头/L）和健康植株挥发物没有引诱作用。应用动态顶空收集法提取健康植株、 有蚜植株及蚜害植株的挥发物, 进行气质联用仪分析鉴定。结果表明, 从黄瓜健康植株、 蚜害植株和有蚜植株中分别鉴定出8, 12和18种挥发物, 主要组分为十八烯、 E-5-二十碳烯、 正十六烷和正十七烷, 诱导出的新组分为对二甲苯、 邻二甲苯、 正十三烷、 α-法呢烯、 雪松醇、 正十八烷、 正二十六烷及7种未知种类; 从搅瓜健康植株、 蚜害植株和有蚜植株分别鉴定出11, 18和20种挥发物, 主要组分为石竹烯、 十八烯、 正十六烷和正十七烷, 诱导出的新组分为苯乙烷、 对二甲苯、 间二甲苯、 α-蒎烯、 正十四烷、 长叶烯、 α-石竹烯及2种未知种类。上述结果为进一步研究挥发物中引诱多异瓢虫的有效组分奠定了必要的基础。     

暗黑鳃金龟对性信息素的触角电生理及行为反应

为了分离鉴定暗黑鳃金龟的性信息素成分并对其功能进行验证,本研究对比摸索了3种触角的处理方法,并进行同一浓度（30 ng·μL^-1）二元混合物、不同配比的触角EAG测试。结果包括: 建立了一种鳃叶状触角的触角电位（EAG）测定方法,即将暗黑鳃金龟Holotrichia parallela触角的各鳃叶用针分离开后进行测定,这种方法测得的触角电位反应值较高。雄虫触角对L-异亮氨酸甲酯和(R)-(-)-芳樟醇为7∶1的二元混合物的反应值最高,和暗黑鳃金龟雌虫性信息素25个腺体提取液的EAG反应相当;对同一配比（7∶1）不同剂量刺激液的EAG测试表明,雄虫对浓度为30 ng·μL^-1的二元混合物刺激液的反应值最高。嗅觉反应结果进一步证实,试虫对L-异亮氨酸甲酯和(R)-(-)-芳樟醇7∶1的选择最高,选择系数达93.3%。研究结果为利用性信息素防治暗黑鳃金龟技术的开发提供了基础。