苹果蠹蛾的综合防控和遗传控制研究进展

苹果蠹蛾是仁果类水果的重要检疫害虫,在世界各地造成了巨大的经济损失。目前对其化学防治、化学生态调控、病毒等防治方法研究较多,但仍不能满足防控该害虫的需要,对新型防控技术的需求日益增强。不育昆虫释放技术(SIT)是一种可控制甚至根除靶标害虫的环境友好型防控技术,但传统SIT技术存在一定的局限性,如较难区分性别与筛选雌雄虫、辐射不育昆虫的交配竞争力和适合度降低等问题,这些缺陷随着昆虫遗传修饰技术的发展将得以解决,并将在害虫防控进程中起到积极作用。本文综述了苹果蠹蛾主要防控技术研究现状,介绍了通过遗传修饰技术改善SIT的技术策略,并综合分析了我国开展苹果蠹蛾遗传修饰研究情况和将其应用在苹果蠹蛾防控体系中的可行性及优势。     

害虫遗传不育技术中致死基因的研究与应用

基于遗传修饰手段的昆虫不育技术(SIT)作为一类物种特异、环境友好、科学高效的新兴策略,在害虫防治中具有广阔的应用前景。释放携带显性致死基因昆虫的技术(RIDL)是改进传统SIT的重要手段之一,主要包括四环素调控系统、特异性启动子、性别特异剪接系统和特异性致死基因等重要元件,其中根据不同昆虫的特点选择合适的特异性致死基因对于构建遗传不育品系至关重要。这些致死基因或受到阻遏调控系统的控制、或特异的在雌虫中表达、亦或直接作用于X染色体,导致后代在特定发育阶段或特定性别中条件致死。本文综述了RHG家族(reapr、hid、grim、michelob_x)细胞凋亡基因、转录激活因子t TA及Nipp1Dm、归巢内切酶基因等在害虫遗传不育技术中的研究和应用,讨论了特定致死基因的效应机理和应用特点,并对其可能的发展方向进行了展望。由于不同效应基因的致死作用和调控机理尚未完全明晰,因此深入研究特异致死基因的凋亡机制和在不同物种中的兼容作用,将为害虫遗传防控提供更多的研究思路和手段。     

CRISPR/Cas9系统在昆虫中的应用

CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeat/CRISPR-associated nuclease 9)技术是一种RNA引导的基因组靶向编辑技术,能对基因组序列进行精确编辑,在探究基因功能、修复受损基因、沉默有害基因、改良品质性状等方面具有广阔的应用前景。近年来,随着对CRISPR/Cas9系统研究的不断深入和改造,该系统以其操作简易、省时、高效等优点在生物学研究的众多领域中得以推广和应用,特别是在果蝇(Bombyx mori)、家蚕(silkworm)、埃及伊蚊(Aedes aegypti)和蝴蝶(butterfly)等多种昆虫中。本文概述了CRISPR/Cas9的结构、作用原理及发展优化,总结了CRISPR/Cas9导入昆虫的策略和在昆虫中的应用,以及对CRISPR/Cas9系统产生脱靶问题的应对策略,以期对经济昆虫和有益昆虫的分子育种、害虫的生物技术防控等研究提供参考。     

我国城市昆虫学研究的回顾与展望

我国城市昆虫学的研究兴起于20世纪80年代中期,此后,该领域的研究获得了长足的进展。城市生态系统不同于自然或农业生态系统,特别是城市化的进程对城市昆虫的生物学特性造成显著影响,致使城市害虫拥有自身的特点,其综合治理的理念和措施也相应有所变化。城市害虫主要包括卫生害虫、仓储害虫、园林害虫等,相关领域的研究也日益成为昆虫学家关注的焦点。本文从城市昆虫在城市化作用下的生物生态学基础、城市害虫群落发生特点、基因组测序概况、抗性分子机制以及城市害虫综合治理体系等方面入手,阐述城市害虫暴发成灾的内因及其抗性综合治理策略的制定原则。同时,本文对城市昆虫学未来研究方向和防控策略进行了展望,以期为我国城市害虫生物学特性及其防控策略的制定提供依据。此外,文中还讨论了基于分子生物学或昆虫不相容技术的具有应用前景的几种防控策略。     

遗传不育技术在蚊媒疾病防控中的应用

疟疾、登革热等重大传染性蚊媒疾病严重危害人类健康,且目前缺乏有效的药物和疫苗,防治埃及伊蚊、冈比亚按蚊等媒介昆虫是控制和消除这些疾病的有效手段。化学杀虫剂的大规模使用在一定程度上控制了疾病的传播,但其抗药性和环境污染等问题也随之而来。分子生物学的飞速发展为昆虫不育技术(SIT)的更新及害虫防治提供了新的策略,由此发展起来的以释放携带显性致死基因昆虫(RIDL)为代表的一系列遗传不育技术为蚊虫种群防控提供了更加有效的选择。本文概述了遗传技术在蚊虫防控中的应用进展,包括蚊虫遗传防治的历史和策略,阐述了RIDL技术体系的原理,同时介绍了相关遗传控制品系和已经开展的田间释放研究,展示了遗传修饰不育技术在蚊媒疾病防治中的巨大潜力。     

双翅目害虫性别分离技术的研究进展及展望

在过去的几十年中,昆虫不育技术(sterile insect technique, SIT)已被用于防治农业害虫和人类健康相关的病媒害虫。相较于传统的农药控制策略,昆虫不育技术具有物种特异性和环境友好型等特点。通过释放不育雄虫的昆虫不育技术的主要障碍是在大规模饲养阶段将雄性与雌性分离,从而提高这些防治方法的成本效率,并防止释放携带和传播疾病的雌性群体。目前大多数针对双翅目害虫的遗传防治策略没有进行性别分离,少数害虫性别分离方法是基于蛹的大小或者雌雄蛹羽化时间差异进行人工识别和机械识别分离。双翅目昆虫性别决定及分化分子机制多种多样,其性别决定主要信号差异巨大,其多种性别决定基因已用于性别分离系统的开发。性比失衡性别分离策略通过破坏性别决定途径关键基因的表达获得雄性偏向后代,雌性条件性致死分离策略利用性别决定关键基因的雌雄选择性剪接差异实现性别分离,这两种性别分离策略目前正在害虫不育防治中接受大规模饲养应用评估,而基于双翅目昆虫雌雄性二态和基因标记发展的可视化性别分离策略也已成功实现多种害虫的性别分离。我们对性比失衡分离策略、雌性条件性致死分离策略和可视化性别分离策略在双翅目害虫中的研究进展进行了综述,重点评估了这些方法在雄虫大规模饲养和释放的应用潜力,以期在更完善的性别分离技术支持下为害虫防治研究取得更多突破性进展。     

双翅目害虫性别分离技术的研究进展及展望

在过去的几十年中,昆虫不育技术(sterile insect technique, SIT)已被用于防治农业害虫和人类健康相关的病媒害虫。相较于传统的农药控制策略,昆虫不育技术具有物种特异性和环境友好型等特点。通过释放不育雄虫的昆虫不育技术的主要障碍是在大规模饲养阶段将雄性与雌性分离,从而提高这些防治方法的成本效率,并防止释放携带和传播疾病的雌性群体。目前大多数针对双翅目害虫的遗传防治策略没有进行性别分离,少数害虫性别分离方法是基于蛹的大小或者雌雄蛹羽化时间差异进行人工识别和机械识别分离。双翅目昆虫性别决定及分化分子机制多种多样,其性别决定主要信号差异巨大,其多种性别决定基因已用于性别分离系统的开发。性比失衡性别分离策略通过破坏性别决定途径关键基因的表达获得雄性偏向后代,雌性条件性致死分离策略利用性别决定关键基因的雌雄选择性剪接差异实现性别分离,这两种性别分离策略目前正在害虫不育防治中接受大规模饲养应用评估,而基于双翅目昆虫雌雄性二态和基因标记发展的可视化性别分离策略也已成功实现多种害虫的性别分离。我们对性比失衡分离策略、雌性条件性致死分离策略和可视化性别分离策略在双翅目害虫中的研究进展进行了综述,重点评估了这些方法在雄虫大规模饲养和释放的应用潜力,以期在更完善的性别分离技术支持下为害虫防治研究取得更多突破性进展。     

RNAi在害虫防治中应用的重要进展及存在问题

RNAi是目前最有可能应用于害虫绿色防控的新技术。2017年6月,美国环境署(EPA)批准了国际上第一例表达昆虫双链RNA(dsRNA)的抗虫转基因玉米MON87411,掀起了利用RNAi技术进行害虫防治研究新的热潮。但是,目前RNAi在害虫防治中的应用还存在一些问题,例如有效靶标基因筛选和应用策略,鳞翅目昆虫对RNAi的敏感性以及双链RNA在环境中的稳定性等等。本文系统总结了RNA干扰现象发现20年来,该技术在害虫防治领域的研究及应用概况,并对RNAi技术应用的可行性、应用方法、存在问题和目前的一些解决办法进行了比较详细的综述。通过对近期研究结果的综合分析发现,dsRNA进入某些鳞翅目昆虫中肠或血淋巴后,被相关核酸酶降解可能是其RNAi效率较低的首要原因。通过对dsRNA进行脂质体修饰,纳米粒子包埋可以在一定程度上解决dsRNA降解的问题,进而提高RNAi效率。     

昆虫对转Bt基因作物的抗性及对策

本文主要总结了近年来害虫对表达苏云金芽胞杆菌( Bacillus thuringiensis, Bt)杀虫毒素的转基因作物在实验室和自然田野环境下产生抗性的现状,及研究表明害虫产生抗性可能的机理,简单地讨论了昆虫抗性遗传机制对转基因作物持续性应用可能造成的影响和目前延缓昆虫产生抗性的策略.最后探讨了未来新的转基因技术的发展前景和延缓昆虫抗性策略的发展方向.     

水稻害虫转录组数据库

对于亚洲的一些国家,水稻是最重要的粮食作物,然而其产量却遭受数百种害虫的危害.尽管目前已存在许多控制虫害的策略,但是损失依然非常严重.RNA干涉被认为在农业害虫防控领域具有良好的应用前景,但是遗传信息的匮乏严重限制了该技术的应用.水稻害虫转录组数据库是一个综合性的数据库,其数据来源于8种最重要的水稻害虫的新一代测序结果.本数据库致力于为昆虫功能基因组学研究、昆虫治理及其他领域提供一个有条理的遗传信息平台,以满足上述研究领域的需要.另外,本数据库通过进化树的构建揭示出这些昆虫的进化关系.     

昆虫RNAi通路及其核心元件的研究综述

RNAi作为分子生物学的一种重要技术,在昆虫基因功能和功能基因组研究中得到广泛应用,同时,有关昆虫RNAi的机制也受到了大家的关注。近年来的研究结果表明,昆虫RNAi的通路与其他动物相同,根据引起基因沉默的RNA分子的类型,可以分为siRNA、miRNA和piRNA 3种不同的通路。昆虫RNAi通路中的核心元件包括了:(1)行使切割作用的RNaseⅢ家族成员Drosha和Dicer;(2)用来降解目的 mRNA的Argonaute蛋白;(3)dsRNA结合蛋白Pasha、R2D2和Loquacious。了解昆虫RNAi的通路及其核心元件,有助于我们更好地理解昆虫RNAi的分子机制和改进实现RNAi的方法,对促进昆虫RNAi技术的研究及其在害虫防控中的应用具有指导意义。     

昆虫病毒在害虫防治上的应用及其对寄生蜂的影响

本文综述了昆虫病毒,包括核多角体病毒(NPV)、昆虫痘病毒(EPV)和颗粒体病毒(GV),在防治农林害虫中的应用及其对寄主寄生蜂影响的研究进展,同时也介绍了昆虫杆状病毒诱导细胞凋亡及基因工程研究的近况.     

昆虫的RNA干扰

RNA干扰(RNAi)是一种强有力的分子生物学技术, 在昆虫研究中得到了较多的应用。目前, RNAi技术主要应用于昆虫功能基因和功能基因组研究, 已在多个目的19种昆虫上实现了RNAi。在昆虫上实现RNAi的方法主要有注射、浸泡、喂食、转基因和病毒介导等方法, 这些方法各有特点, 其中喂食法因其简单而最有应用前景。昆虫RNAi的系统性较为复杂, 只有部分昆虫具有RNAi的系统性。昆虫中RNAi信号传导的基因可能是sid-1, 但昆虫RNAi的系统性机理还不是很清楚。转基因植物产生的dsRNA实现了对作物的保护, 证实了RNAi技术可用于害虫控制, 为害虫控制开辟了新领域。昆虫的RNAi研究处在起步阶段, 研究昆虫RNAi的机理, 特别是RNAi在昆虫体内的系统性扩散机理, 改进实现RNAi的方法, 提高RNAi技术在昆虫研究中的应用, 有利于昆虫基因功能鉴定和害虫控制, 促进昆虫学科的发展。     

MicroRNA对不完全变态昆虫变态及生殖调控作用的研究进展

MicroRNAs(miRNAs)是一类在真核生物中由内源基因编码的小分子RNA,参与昆虫变态、生殖发育、细胞分化等多种重要生物学过程,在转录水平上发挥重要作用.在完全变态昆虫中,大量调控其变态及生殖的miRNA被广泛报道且进行了深入的研究,但miRNA调控不完全变态昆虫的变态及生殖发育的研究仍比较少,对其具体的调控机制也需要进一步阐明.为此,本文综述了近年来miRNA在调控不完全变态昆虫(以直翅目飞蝗Locusta migratoria、半翅目褐飞虱Nilaparvata lugens和蚜虫以及部分蜚蠊目昆虫为代表)的变态及生殖方面的研究进展,以期深化理解miRNA对不完全变态昆虫变态和生殖发育方面的机制,为害虫生态治理和综合防控提供科学依据.     

植物介导的害虫RNA干扰

摘要: 应用植物介导的昆虫RNAi进行害虫防治近10年来受到了广泛的关注,其作用机理包括两个阶段,首先是害虫靶标基因dsRNA在植物体内的表达、运输和贮存,然后是害虫取食该植物后,dsRNA特异性抑制害虫体内靶标基因的表达。目前,植物介导的昆虫RNAi主要针对鳞翅目、鞘翅目和同翅目害虫,可以引起害虫生长发育的异常,导致死亡/繁殖力下降,甚至影响到其子代的生长。影响植物介导昆虫RNAi效率的因素主要包括害虫靶标基因的选择、dsRNA靶定位点及长度、植物表达dsRNA载体的结构和转基因植物的遗传转化方式等。植物介导昆虫RNAi防治害虫的策略也面临着潜在的安全性问题,如转基因植物安全性和RNAi潜在脱靶性等。随着植物介导昆虫RNAi技术的成熟,该方法有望成为害虫防治的新策略。     

遗传控制技术在实蝇类害虫中的研究进展

实蝇类害虫严重危害多种水果和蔬菜,是世界果蔬产业最重要的害虫类群之一,严重影响了发生地的果蔬生产和出口贸易活动。昆虫不育技术(SIT)是一种物种特异和环境友好型防治措施,在多种实蝇类害虫的防治、阻截和根除中起到了不可替代的重要作用。通过分子生物学技术对昆虫的基因组进行遗传修饰,可对SIT进行改进,提高其防控效果并扩大应用的物种范围,近年来相关方面的研究已取得重要进展,成为害虫遗传控制的研究热点。本文阐述了通过受四环素调控的tet-off基因表达系统来实现昆虫"不育"的基本原理和在果蝇及其他几种主要实蝇类害虫中建立的不同类型的遗传控制体系,以及类似体系在其他农业昆虫中的应用情况。简要介绍了在橘小实蝇遗传控制技术体系构建方面的工作进展,并对该技术的在害虫综合治理(IPM)尤其是实蝇类害虫防治中的应用前景进行了讨论和展望。     

麦套夏播转Bt基因棉R93-6对昆虫群落的影响

以转Bt(Bacillusthuringiensis)基因棉品系R93-6为试验材料,以中棉所16号为对照,研究了在麦套夏播条件下转基因棉对昆虫群落的影响。结果表明,转基因棉田昆虫群落、害虫和天敌亚群落的多样性指数和均匀度指数均低于常规棉田,而优势集中性则高于常规棉田,所以转基因棉田昆虫群落、害虫和天敌亚群落的稳定性不如常规棉田,某种害虫大发生的可能性较大。对季节性变化格局的研究表明,转基因棉田昆虫群落可以划分为前期(6月初至7月下旬)、中期(7月底至8月底)和后期(9月份以后)三个发展阶段,根据不同阶段害虫和天敌发生的特点, 提出了害虫综合治理的策略。即前期害虫的防治应以生物生态调控为主;中期以化学防治为主,以生物生态调控为辅,协调好生物防治和化学防治的矛盾;后期应以生物生态调控为主,并加强农业防治。     

VIGS技术在昆虫基因功能研究中的应用

RNAi作为一种基因沉默的分子生物学技术,广泛应用于生物基因功能研究.在昆虫RNAi研究中,病毒诱导的基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)技术是一种将dsRNA导入昆虫体内的独特策略.目前,这种方法在半翅目和鳞翅目昆虫的研究中有诸多报道.通过携带靶标昆虫基因片段的重组病毒载体侵染寄主植物,病毒在复制过程中形成dsRNA.实验昆虫取食被侵染的寄主植物后会摄入大量的dsRNA,从而达到dsRNA导入的目的.与其它dsRNA导入方法相比,VIGS技术具有高效、高通量、昆虫接受度高等优势.本文综合分析了 VIGS技术的作用机理、应用研究、影响效率的因素及其优缺点,将来应围绕这些问题进一步深化该技术在昆虫学研究中的应用.     

抗昆虫蝎毒素及其转基因技术的研究与应用进展

本文综述了蝎毒中抗昆虫毒素成分的种类、理化性质、分子结构与功能 ,以及利用抗昆虫蝎毒素基因构建重组微生物杀虫剂和培育抗虫植物的研究与应用的进展情况 ,并就该技术对害虫防治的意义、所存在的生态安全性等问题和应对策略进行了探讨。