植物与植食性昆虫化学互作研究进展

植物与植食性昆虫之间存在着复杂的化学相互作用。一方面,当遭受植食性昆虫为害时,植物能识别植食性昆虫相关分子模式,触发早期信号事件和激素信号转导途径,并由此引起转录组与代谢组重组、直接和间接防御化合物含量升高,最后提高对植食性昆虫的抗性。另一方面,植食性昆虫也能识别植物的防御反应,并能通过分泌效应子、选贮、解毒以及降低敏感性等反防御措施抑制或适应植物的化学防御。深入剖析植物与植食性昆虫的化学互作,不仅可在理论上丰富对昆虫与植物互作关系的理解,而且可在实践上为作物害虫防控新技术的开发提供重要的理论与技术指导。     

昆虫病原真菌感染昆虫宿主的机制和宿主昆虫的防御策略研究进展

昆虫病原真菌是寄生于昆虫而引起昆虫死亡的一类真菌, 具有高杀虫效力且对环境的影响较小, 常被用作生物杀虫剂来控制害虫, 具有重要的应用价值。本文对昆虫病原真菌的分类信息进行了归纳总结, 系统阐述了真菌侵染宿主的过程以及在感染过程中对宿主行为的改变及孢子传播的机制。随后梳理了昆虫在面对感染时采取相应抵抗感染的策略, 主要包括体壁防御和自身免疫系统的防御以及行为上避免真菌病原体。在此基础上讨论了真菌对昆虫的致病机制以及与昆虫的防御机制二者联系紧密的协同进化关系。最后我们对未来的研究方向进行了展望, 强调应该依据传染病传播动力学的基本模型探究昆虫虫口密度与环境中的孢子浓度对传染病暴发的影响, 研究真菌传播规律以指导田间应用。     

植物与植食性昆虫的分子互作:基础与应用

植物与植食性昆虫之间存在着复杂的分子互作.首先,植食性昆虫会利用自身的嗅觉和味觉化学感觉系统,通过对植物挥发性和非挥发性信息化合物的编码与解析,结合对植物颜色、形状等物理信息的感觉与编码,定位及确定寄主植物.其次,植物可以通过位于细胞膜的受体识别植食性昆虫相关模式分子和损伤相关模式分子,启动由早期信号事件和植物激素信号...     

媒介昆虫-病毒-植物互作对生物入侵的影响

媒介昆虫-病毒-植物互作关系复杂多样。虽然相关的研究较多, 然而有关三者互作对于生物入侵的影响还知之甚少。已有证据表明, 寄主植物对病毒的敏感性和对媒介昆虫的适合性、媒介昆虫对寄主的适应能力等因素影响三者互作关系。当寄主植物易感病并且对媒介昆虫的适合性低, 而媒介昆虫对寄主植物的适应能力强时, 媒介昆虫与植物病毒之间很可能建立间接互惠关系, 这种互惠可促进媒介昆虫入侵和病毒病流行。此外, 媒介昆虫与植物病毒之间中性或偏害的互作关系对于外来生物入侵的促进作用也不容忽视。鉴于三者互作对于生物入侵的重要性, 今后需要对不同物种所组成的多种组合进行比较研究, 并采用多种方法揭示互作的生理和分子机制。     

植物与昆虫的协同进化

据统计地球上的植物约30万种,而以植物为食的昆虫约48万种,几乎没有一种植物能免受昆虫的危害。也许人们很容易认为,植物不能运动,对取食者毫无招架之功,只能充当随时光顾的昆虫的美餐。事实上植食性昆虫可谓冒着“杀身之祸”顶着巨大的选择压力、和植物共同经历了上亿年的发展进化才“保住”了今日的饭     

昆虫进化与植物的关系

<正> 地球在大约35亿年前开始出现生物。到目前,在地球上生存的生物约在200万种以上。它们都是过去绝灭种类的后代,渊源于共同的祖先,经历了从无到有、从少到多、从低级到高级的发展演变过程。不同种类之间常存在着相互适应,关联进化的现象,当今地球上最为繁盛的昆虫种群就与植物存在着互适进化的关系。     

植物与病原微生物互作分子基础的研究进展

植物在与病原微生物共同进化过程中形成了复杂的免疫防卫体系。植物的先天免疫系统可大致分为两个层面。第一个层面的免疫基于细胞表面的模式识别受体对病原物相关分子模式的识别,该免疫过程被称为病原物相关分子模式触发的免疫(PAMP-triggered immunity,PTI),能帮助植物抵抗大部分病原微生物;第二个层面的免疫起始于细胞内部,主要依靠抗病基因编码的蛋白产物直接或间接识别病原微生物分泌的效应子并且激发防卫反应,来抵抗那些能够利用效应子抑制第一层面免疫的病原微生物,这一过程被称为效应子触发的免疫(Effector-triggered immunity,ETI)。这两个层面的免疫都是基于植物对"自我"及"非我"的识别,依靠MAPK级联等信号网络,将识别结果传递到细胞核内,调控相应基因的表达,做出适当的免疫应答。本文着重阐述了植物与病原微生物互作过程中不同层面的免疫反应所发生主要事件的分子基础及研究进展。     

植物与病原微生物互作分子基础的研究进展

植物在与病原微生物共同进化过程中形成了复杂的免疫防卫体系。植物的先天免疫系统可大致分为两个层面。第一个层面的免疫基于细胞表面的模式识别受体对病原物相关分子模式的识别, 该免疫过程被称为病原物相关分子模式触发的免疫(PAMP-triggered immunity, PTI), 能帮助植物抵抗大部分病原微生物; 第二个层面的免疫起始于细胞内部, 主要依靠抗病基因编码的蛋白产物直接或间接识别病原微生物分泌的效应子并且激发防卫反应, 来抵抗那些能够利用效应子抑制第一层面免疫的病原微生物, 这一过程被称为效应子触发的免疫(Effector-triggered immunity, ETI)。这两个层面的免疫都是基于植物对“自我”及“非我”的识别, 依靠MAPK级联等信号网络, 将识别结果传递到细胞核内, 调控相应基因的表达, 做出适当的免疫应答。本文着重阐述了植物与病原微生物互作过程中不同层面的免疫反应所发生主要事件的分子基础及研究进展。     

植物对它类生物应答反应的研究现状及展望

植物在与它类生物长期协同进化的过程中以及遭受它类生物的攻击时形成了一套完整的防御体系以减轻外界对其造成的伤害。从接受取食伤害和病原体侵染等外源信号,到水杨酸、茉莉酸、乙烯等一系列内源信号的传导以及应答反应的调控,再到各种生理生化表现,植物对它类生物的应答反应经历了错综复杂的过程。随着现代分子生物技术的不断进步,相关生理生化研究不断完善,植物应答反应分子机制将不断明晰,并逐步应用于植物保护,以及植物、昆虫和微生物的相互关系分析。     

植物病毒载体在植病互作研究中的应用

在植物与病原菌互作的研究中,植物抗性基因和病原菌无毒基因的研究是两个重要的热点。利用植物病毒沉默载体构建的VIGS(Virus Induced Gene Silencing)体系研究植物的防御机制;利用植物病毒表达载体克隆和研究病原菌的无毒基因,将使我们更深刻地理解植物和病原菌互作的分子机理,最终为培育番茄白粉病持久抗性品种打下理论基础。对植物病毒载体的研究进行了综述并就我们承担的课题进行了讨论。     

Insecticidal activity of Bacillus laterosporus

Strains of Bacillus laterosporus demonstrated pathogenic activity for second-instar larvae of the mosquito, Culex quinquefasciatus, but failed to demonstrate detectable pathogenicity against larvae of the cabbage looper, Trichoplusia ni. Of 29 strains of the bacterium screened, 16 displayed pathogenicity for mosquito larvae. One of the most pathogenic strains, NRS 590, also demonstrated pathogenic activity for larvae of the mosquito, Aedes aegypti, and for larvae of the black fly, Simulium vittatum. The pathogenicity for Culex larvae was associated with the cell mass rather than with the culture supernatant. A suspension of ultraviolet irradiation-killed cells demonstrated no loss in pathogenic activity, an indication that the pathogenicity is toxin mediated. The toxic substance produced by NRS 590 was found to be resistant to heating at 96°C for 10 min. The toxin was not associated with the heat-resistant, bacterial endospore or with the associated paraspore since a suspension consisting primarily of spores was not toxic to mosquito larvae. Toxic activity in stationary phase cells of NRS 590 was associated with the cell's particulate fraction rather than with the soluble fraction.     

昆虫免疫识别与病原物免疫逃避机理研究进展

昆虫在长期进化过程中形成复杂的天然免疫系统,病原识别是启动下游免疫反应的第一步,这一过程主要是由不同的模式识别蛋白来完成的。目前发现并鉴定的昆虫模式识别蛋白主要包括肽聚糖识别蛋白、类免疫球蛋白、β-1,3-葡聚糖结合蛋白、C型凝集素及具多功能的载脂蛋白等,不同的蛋白种类具有不同的结构、功能及识别对象。与昆虫免疫识别相对应的是,不同昆虫病原物在进化过程中发展出不同策略的免疫逃避能力,以战胜宿主免疫而致病或最终杀死昆虫。本文就昆虫免疫过程中不同模式识别蛋白的结合对象、结构与功能,以及逐渐兴起的病原物通过分子伪装等进行免疫逃避的研究进展进行了综述。并在此基础上,作者就昆虫免疫与昆虫病理研究的发展方向进行了展望,认为只有当两方面研究相结合时,才能更好地揭示昆虫宿主与病原物之间免疫与抗免疫的动态相互作用过程。     

Why do nocturnal grasshoppers and katydids “salute” to flash photography?

Nocturnal animals can be sensitive to powerful light from the environment. Anthropogenically induced perturbation to natural light regimes, including ecological light pollution and flash photography, can have wide‐reaching implications on the ecology and behavior. Ecological ramifications of strong lights were traditionally focused on vertebrates although there is now more focus on invertebrates. Nonetheless, there are still unanswered questions on visual ecology and evolution, particularly on individual‐level effects and of tropical species. Specifically, how invertebrate individuals react to strong light is generally undocumented. Based on opportunistic surveys around Southeast Asia, orthopterans, spotted using concentrated torchlight and exposed to sudden strong light intensity during flash macrophotography, were observed to screen themselves by positioning their foreleg over the dorsum of the compound eye. This resembled the orthopteran “saluting” to the camera. These observations provided empirical evidence of how high intensity light can unsettle orthopterans and other insects and further ecological and evolutionary hypotheses and questions can be raised to understand the effect of light pollution.     

资源异质性环境中的植物克隆生长 :觅食行为

植物行为(plantbehaviour)[1,2]和植物克隆生长(clonalgrowthinplants)[3～5]是欧美近年来新兴的两个生态学研究领域。他们的交叉部——克隆植物的觅食行为(foragingbehaviour)[6～8]研究的成果不断地发表在各种重要国际学术刊物上[5,6,8,9]。它主要探讨克隆植物在资源异质性分布的环境中获取需资源的生态对策[8,10]。它突破了传统的植物个体“固定着生”的观念,与其它克隆植物生态学研究结果一道丰富了主要在研究非克隆植物基础上建立的(尤其是关于个体及个体以上组织水平)生物学和生态学的理论。并且具有潜在的应用价值。1　植物克隆生长…     

Plant tissue localization of the endophytic insect pathogenic fungi Metarhizium and Beauveria

Endophytic fungi may display preferential tissue colonization within their plant hosts. Here we tested if the endophytic, insect pathogenic fungi (EIPF) Metarhizium and Beauveria showed preferential localization within plant tissues, in the field and under laboratory conditions. In the field, plants were sampled from three separate sites (Brock University, St. Catharines, Ontario; Pelham, Ontario; and Torngat Mountains National Park, Newfoundland, Canada) and EIPF were isolated from plant roots, the hypocotyl, and stem and leaves. Two genera of EIPF, Metarhizium spp. and Beauveria bassiana, were isolated from plants sampled, as well as the nematophagous fungus, Pochonia chlamydosporium. Metarhizium spp. were almost exclusively found in roots, whereas B. bassiana and P. chlamydosporium were found throughout the plant. The Metarhizium species were identified by RFLP and 95 % were Metarhizium robertsii, 4.3 % were M. brunneum, and 0.7 % were M. guizhouense. Lab studies with M. robertsii and B. bassiana reflected observations found in the field, that is, Metarhizium was restricted to the roots of plants while B. bassiana was found throughout the plant. Insect infection by these EIPF is preferential with respect to above and below ground insects, and the present study correlates above and below ground insect infections with endophytic colonization by these EIPF.     

The enemy within: phloem‐limited pathogens

The growing impact of phloem‐limited pathogens on high‐value crops has led to a renewed interest in understanding how they cause disease. Although these pathogens cause substantial crop losses, many are poorly characterized. In this review, we present examples of phloem‐limited pathogens that include intracellular bacteria with and without cell walls, and viruses. Phloem‐limited pathogens have small genomes and lack many genes required for core metabolic processes, which is, in part, an adaptation to the unique phloem environment. For each pathogen class, we present multiple case studies to highlight aspects of disease caused by phloem‐limited pathogens. The pathogens presented include Candidatus Liberibacter asiaticus (citrus greening), Arsenophonus bacteria, Serratia marcescens (cucurbit yellow vine disease), Candidatus Phytoplasma asteris (Aster Yellows Witches’ Broom), Spiroplasma kunkelii, Potato leafroll virus and Citrus tristeza virus. We focus on commonalities in the virulence strategies of these pathogens, and aim to stimulate new discussions in the hope that widely applicable disease management strategies can be found.     

昆虫非遗传多型性研究进展

非遗传多型性是指同一基因型或同一基因组通过外界环境诱导可产生两种或者多种不连续表型的现象。该现象在昆虫中已有报道,如变态、季节性非遗传多型、社会性昆虫的等级制等。昆虫通过非遗传多型性做出应答,通过表型改变来适应环境并利用周围环境物质以达到躲避天敌从而进行生存繁衍的目的。因此,非遗传多型性是昆虫种类繁多、数量庞大的主要因素之一。近几十年来,非遗传多型性日益受到广泛关注,从最初对现象的描述,到诱导该现象产生的可能因素的实验验证,至目前大数据时代下利用二代测序技术、基因敲除和RNA干扰等技术揭示其分子机制。本文对近年来非遗传多型性在昆虫中的研究进展进行了总结,并对未来的趋势进行了展望。