意大利蝗和西伯利亚蝗高温耐受能力及酶活性比较研究

【目的】阐明意大利蝗Calliptamus italicus和西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus高温耐受能力及酶活性差异。【方法】以3℃为间隔,将意大利蝗和西伯利亚蝗成虫分别在27~48℃、24~42℃下处理4 h后测定死亡率及POD、SOD和CAT活性值。【结果】27~42℃处理下,意大利蝗存活率显著大于西伯利亚蝗(P<0.05)。雌性意大利蝗的LT50、LT90分别为48.76℃和50.67℃,雄虫则分别为47.90℃和50.53℃;雌性西伯利亚蝗的LT50、LT90分别为39.21℃和42.10℃,雄虫则分别为36.11℃和41.43℃。随着温度升高,雄性意大利蝗和雌、雄西伯利亚蝗体内POD、SOD、CAT活性先升高后降低,雌性意大利蝗体内POD活性则先降低后升高。27~42℃范围内,西伯利亚蝗体内POD和SOD活性值增幅较大,分别达到54.69%、23.54%;意大利蝗体内则以CAT活性值增幅最大,为27.02%。【结论】两种蝗虫耐高温能力存在差异,意大利蝗具有更强的耐热能力。     

中华稻蝗几丁质脱乙酰基酶1基因的分子特性及功能

【目的】通过研究中华稻蝗Oxya chinensis几丁质脱乙酰基酶1 (chitin deacetylase 1, CDA1)基因的分子特性和生物学功能, 为新型农药靶标筛选提供理论基础。【方法】在中华稻蝗转录组数据库搜索获得几丁质脱乙酰基酶基因片段, 用生物信息学方法对其进行同源比对分析并作聚类关系图; 利用cDNA末端快速扩增（rapid-amplification of cDNA ends, RACE）获得该基因cDNA全长序列; 通过Real-time quantitative PCR(qPCR)方法检测OcCDA1在5龄若虫不同组织部位和不同发育时期的表达情况, 并采用RNAi技术研究OcCDA1在飞蝗生长发育中的功能。【结果】获得中华稻蝗几丁质脱乙酰基酶1基因全长cDNA,命名为OcCDA1（GenBank登录号：KP271171）。OcCDA1在前肠、体壁、后肠和脂肪体组织中高表达, 在5龄第1天表达量显著高于以后几天。RNAi结果显示, 注射该基因的dsRNA后, OcCDA1基因的表达量降低了93.3%。OcCDA1基因沉默后虫体出现进食减少、发育迟缓现象, 总死亡率达到95.2%,其中38.1%的试虫在蜕皮前死亡, 57.1%出现因蜕皮困难而死亡的表型。【结论】OcCDA1在中华稻蝗的发育中起着重要作用, 该基因沉默引起虫体进食减少和蜕皮异常从而导致死亡。     

雌雄意大利蝗耐高温差异及其生理生化响应对策

【目的】意大利蝗Calliptamus italicus(L.)是新疆荒漠、半荒漠草原优势危害种类之一,前期研究表明其发生与新疆同期气候变暖显著相关,且野外自然种群雌性个体数量明显多于雄性。本研究进一步探讨了雌雄意大利蝗高温耐受性差异及其生理生化机制。【方法】采用生理生化研究方法,研究了在27、30、33、36、39、42、45和48℃不同温度处理下,雌雄意大利蝗体内自由水/结合水、海藻糖、游离蛋白质、不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸和亚麻酸)6种抗逆保护物质的含量变化。【结果】不超过39℃时,雌雄死亡率差异不显著(P>0.05),超过39℃后雄虫死亡率显著高于雌虫(P<0.05),51℃时死亡率达到100%;随温度升高,雌雄意大利蝗体内6种物质的含量均呈先增后减的变化趋势。但不同温度处理下,雌雄成虫的自由水/结合水比值差异均不显著(P>0.05),海藻糖、油酸的含量差异均显著(P<0.05)。除45℃,雌雄体内亚麻酸的含量差异均显著(P<0.05);除27℃、48℃,雌雄体内游离蛋白质含量差异均显著(P<0.05),亚油酸的含量变化则无明显规律。不同温度胁迫下,雌雄意大利蝗体内6种物质增减速率不同,以不饱和脂肪酸物质积累速率最大,分别为82.53%(雌)、117.13%(雄)。【结论】雌、雄意大利蝗个体可通过积累不同种类的抗逆保护物质,以度过阶段性高温胁迫,且雌性具有较强的高温耐受能力。     

温度对西伯利亚蝗呼吸代谢关键酶活性的影响

【目的】明确温度对西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus成虫呼吸代谢关键酶活性的影响。【方法】18~42℃范围内,以3℃为梯度,将西伯利亚蝗成虫置于光照培养箱黑暗条件下处理4 h后,利用生化方法测定3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)、3-磷酸甘油脱氢酶(GPDH)、3-羟酰辅酶A脱氢酶(HOAD)、柠檬酸合成酶(CS)和乳酸脱氢酶(LDH)5种呼吸代谢关键酶活性。【结果】随温度升高,西伯利亚蝗成虫体内5种呼吸代谢关键酶活性先增后减,相同温度下雄虫的酶活性均高于雌虫;18℃下雌雄成虫的5种关键代谢酶活性最低,39℃下雌虫的GAPDH和CS活性最高,雄虫CS活性在36℃时最高;不同处理温度下,雌虫之间、雄虫之间关键代谢酶活性差异均显著(P0.05)。不同处理温度下雌雄虫GAPDH与HOAD活性比值均大于或接近于1.0,说明低温阶段西伯利亚蝗呼吸代谢消耗以糖类为主,高温胁迫下糖类和脂类同时被利用。【结论】温度对西伯利亚蝗成虫体内呼吸代谢关键酶活性有显著影响,高温胁迫下西伯利亚蝗可通过调整呼吸代谢强度和改变消耗底物种类提高自身的适应能力。     

温度和毒死蜱对灰飞虱雌成虫热激蛋白70和90基因的诱导表达特性研究

【目的】为了明确灰飞虱Laodelphax striatellus对温度和杀虫剂等环境胁迫因子的适应性进化机制,本文研究了高温和毒死蜱对该害虫热激蛋白70和90基因的诱导表达特性。【方法】利用生物测定法研究了灰飞虱的热激存活率和对毒死蜱的敏感性,采用实时荧光定量PCR技术测定了不同诱导温度、LC25剂量的毒死蜱诱导不同时间以及不同品系的Lhsp70-1、Lhsp70-2、Lhsp90-1和Lhsp90-2 4个基因表达量的变化。【结果】在27℃和31℃条件下,耐高温品系对毒死蜱的敏感性比对照品系分别降低1.39倍和1.95倍,42℃热激后毒死蜱抗性品系的存活率比敏感品系高23.58%。经过30、34、38和42℃热激1 h后,灰飞虱雌成虫Lhsp70-2、Lhsp90-1和Lhsp90-2的表达量分别上升1.4~2.5、1.7~3.3和1.1~2.0倍,Lhsp70-1表达量下降1.0~1.7倍;LC25剂量的毒死蜱处理0.5、8和12 h后,以上4个基因的表达量变化不显著或呈下降趋势。然而毒死蜱长期筛选后Lhsp70-2、Lhsp90-1和Lhsp90-2表达量分别上升2.32、1.53和2.28倍,高温长期筛选后Lhsp90-1表达量上升1.58倍。【结论】Lhsp90-1表达量增加很可能是灰飞虱对高温和毒死蜱产生交互适应性的重要原因。     

棉铃虫过氧化物酶基因HaPOD的克隆和表达分析

【目的】克隆棉铃虫Helicoverpa armigera过氧化物酶基因(HaPOD)并进行序列分析,研究HaPOD基因的时空表达模式以及在极端温度、双氧水处理和HaNPV感染后的基因表达变化模式。【方法】基于转录组测序获得HaPOD基因序列,通过几种生物信息学软件对该基因的核苷酸和氨基酸序列进行分析。采用实时荧光定量PCR技术检测HaPOD基因在棉铃虫体内的时空表达模式及4种逆境处理后的表达变化情况。【结果】序列分析显示该基因开放阅读框长1 332 bp,编码443个氨基酸,含有一个细胞粘附蛋白序列,氨基酸序列与甜菜夜蛾Spodoptera exigua同源物序列一致性为85%,亲缘关系最近。HaPOD基因在5龄以前表达量相对较低,5龄后表达量开始升高,蛹第5天最高。在幼虫头和成虫翅中表达量相对较高。在高温、双氧水和HaNPV感染处理后,该基因表达量显著升高,而在低温处理后表达量显著下调。【结论】本研究克隆得到了棉铃虫HaPOD基因序列并对其进行了分析,其表达量在高温、双氧水和HaNPV感染处理后上调而低温处理后下调,这些结果为进一步研究过氧化物酶在维持氧化还原平衡和抵抗氧化损伤方面的功能奠定基础。     

高温胁迫下西伯利亚蝗体内抗逆物质含量变化

【目的】新疆气候变暖是导致西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus (L.)持续严重发生的重要原因之一,前期研究表明近40年来西伯利亚蝗严重发生与新疆同期气候变暖有显著相关性,本研究进一步探讨了温度升高条件下西伯利亚蝗的生理生化适应机理。【方法】采用生理生化研究方法,研究了24, 27, 30, 33, 36, 39和42℃下西伯利亚蝗体内海藻糖、甘油、油酸、亚油酸和亚麻酸5种抗逆物质的积累与变化过程。【结果】在24~42℃范围内,西伯利亚蝗体内5种物质的积累量随温度的升高呈现出先增后减的变化趋势。海藻糖、甘油、油酸、亚油酸和亚麻酸含量在30℃时含量最高,分别为18.691 μg/g, 261.432 μg/g, 79.063 mg/g, 78.664 mg/g和227.593 mg/g;42℃高温时为最低,含量依次为18.218 μg/g, 104.588 μg/g, 4.343 mg/g, 3.039 mg/g和11.067 mg/g。5种抗逆物质积累的速率不同,其中随温度升高亚油酸含量增、减速率最快,分别为832.189%和63.988%,海藻糖含量增、减速率最慢,分别为 0.893%和0.224%。【结论】在24~30℃之间,随着温度升高,西伯利亚蝗可以通过积累体内抗逆物质,尤其通过快速积累不饱和脂肪酸以提高自身对阶段性高温的耐受能力;超过30℃,蝗虫体内抗逆物质积累下降,死亡率增加,虫体对高温胁迫失去耐受力。这预示着在气候变暖趋势下,西伯利亚蝗仍将是新疆草原最重要的生物灾害之一。     

灰飞虱热激蛋白Hsp90基因的克隆、序列分析与表达模式

【目的】灰飞虱Laodelphax striatellus (Fallén)是水稻上的重要害虫,它严重影响了水稻的产量和品质,特别由其传播的水稻条纹叶枯病毒对水稻的危害甚至更为严重。灰飞虱分布广,对环境有很强的适应性。本研究旨在探讨灰飞虱对温度胁迫适应的分子机制进行了初步的探讨。【方法】本研究采用RT-PCR与RACE技术克隆了热激蛋白Hsp90基因的全长,利用各种生物信息方法分析了该热激蛋白的特征,实时荧光定量PCR技术用于研究Hsp90基因在不同生长发育阶段和不同温度条件下表达变化规律。【结果】我们获得一条Hsp90 基因的cDNA全长序列,命名为LsHsp90（GenBank登录号为KF660250）。 LsHsp90全长为2 740 bp,编码729个氨基酸,等电点为5.0,分子量为83.7 kDa。氨基酸序列中含有 Hsp90蛋白家族的5个签名序列及胞质特征序列 MEEVD。结构预测表明LsHsp90具有Hsp90蛋白家族典型的结构特征。系统进化关系分析表明它与多种昆虫的Hsp90序列有较高的同源性。不同发育阶段的灰飞虱体内LsHsp90表达水平处于动态的变化过程中,并在4龄若虫期达到最大值,最低表达量在其雌成虫阶段。不同性别的灰飞虱成虫体内LsHsp90表达量有显著差异（P =0.008）。高温和低温胁迫都可以诱导灰飞虱体内LsHsp90的表达,最大的表达量分别在 40℃和-9℃。在40℃下处理不同时间后发现,LsHsp90的表达水平在处理后0.5 h时最高,但随着时间的延长,LsHsp90的表达水平逐渐降低。而在-4℃下,LsHsp90的表达水平在处理后1 h时达到最大值。【结论】灰飞虱体内的LsHsp90可以响应温度的诱导,它可能在灰飞虱温度胁迫适应过程中起到重要的作用。     

短时高温对意大利蝗存活和生殖的影响

【目的】明确短时高温对意大利蝗Calliptamus italicus(L.)存活和生殖的影响,为气候变暖趋势下意大利蝗灾害的预测预报及综合防治提供理论依据。【方法】采集初羽化24h内的意大利蝗雌雄成虫,于30℃光照培养箱中饲养。设置4个温度处理组,分别为33、36、39、42℃,每日处理4h,之后放回30℃光照培养箱中继续饲养。未经过短时高温处理的意大利蝗为对照组。观察记录各组意大利蝗存活率、寿命、产卵前期、产卵期、单雌产卵量、卵巢发育情况及卵巢中卵黄蛋白含量,并分析变化规律。【结果】短时高温对意大利蝗成虫存活率无显著影响,但对其寿命有显著影响(P0.01),其中33℃处理4h,意大利蝗雌雄成虫寿命显著延长(P0.01),而36~42℃范围内处理4h,意大利蝗雌雄成虫寿命显著缩短(P0.01)。短时高温对意大利蝗产卵前期有显著影响(P0.05),随温度升高,产卵前期缩短,但对产卵期没有显著影响(P0.05)。短时高温对意大利蝗单雌产卵量有显著影响(P0.01),其中33℃处理组单雌产卵量为(57.6±2.4)粒,显著高于对照组(P0.01),36~42℃范围内,随温度升高单雌产卵量显著降低(P0.01)。短时高温对意大利蝗卵巢长度、鲜重及发育历期有显著影响(P0.01),但对卵巢宽度没有显著影响(P0.05),且随温度升高,卵巢长度、宽度、鲜重及发育历期均呈下降趋势。短时高温可使卵黄蛋白在卵巢中提前沉积,并对其含量(峰值)有显著影响(P0.01),其中33℃处理组卵黄蛋白含量(峰值)为(49.795±6.253)mg/mL,显著高于对照组(P0.01),36~42℃范围内处理4h,卵黄蛋白含量(峰值)显著减少(P0.01)。【结论】33℃处理4h,意大利蝗存活及生殖特性显著提高,而36℃及以上高温对意大利蝗生长繁殖产生不利影响。     

瓜实蝇热激蛋白Hsp90基因克隆及表达分析

【目的】热激蛋白基因Hsps在生物体抗逆性过程中具有重要的作用,本文旨在通过阐释瓜实蝇Bactrocera cucurbitae (Coquillett)热激蛋白基因Hsp90在其对环境温度适应性及抗药性过程中的功能作用,为瓜实蝇综合治理提供理论基础。【方法】采用RACE-PCR技术克隆瓜实蝇的Hsp90基因cDNA序列,利用生物信息学工具分析序列特征,并通过实时定量PCR技术分析高温胁迫、阿维菌素诱导和抗性及敏感品系中该基因的表达情况。【结果】克隆获得的瓜实蝇Hsp90基因cDNA全长2 654 bp,命名为Bc-Hsp90,GenBank登录号为KP864677,含2 145 bp的开放阅读框,编码715个氨基酸蛋白,具有HSP90蛋白家族共有模式和1个基序标签,C-末端具有MEEVD基序,属于胞质型热激蛋白。系统发育分析显示,Bc-Hsp90基因高度保守。不同高温(32-40℃)胁迫处理1 h和2 h后,瓜实蝇成虫体内Bc-Hsp90的相对表达量均显著高于对照组(26℃),并在38℃和40℃表达量最高;阿维菌素长期筛选的RS品系,Bc-Hsp90表达量是对照SS品系的2.13倍,但RS品系以LC90剂量诱导后,Bc-Hsp_(90)表达量显著下调,随着恢复时间延长其表达量逐渐升高,96 h后恢复到对照水平。【结论】推测Bc-Hsp90在瓜实蝇耐热性和抗阿维菌素过程中可能起着重要作用。     

发育温度对蜜蜂归巢能力及记忆相关基因表达的影响

【目的】本试验旨在研究不同发育温度对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂归巢能力及学习记忆相关基因表达的影响。【方法】选择3群群势一致的意大利蜜蜂,控制蜂王在一张经工蜂清理的工蜂巢脾中产卵48 h,之后移至孵化区。子脾即将封盖时,平均分成3块,分别放入33℃(Ⅰ组)、35℃(Ⅱ组)、37℃(Ⅲ组)的恒温恒湿箱中继续发育(相对湿度为75%±5%),每群为1个重复。工蜂羽化出房时,用不同颜色标记不同发育温度下羽化的工蜂,并放回原蜂王产卵群,测定其采集时期在1 000 m、2 000 m的回归率及不同日龄(刚出房,10日龄,20日龄)工蜂3个记忆相关基因[谷氨酸受体A型基因(Glu-RA)、N-甲基-D-天冬氨酸受体1型基因(Nmdar1)、酪氨酸受体1型基因(tyr1)]的表达情况。【结果】结果表明:试验Ⅱ组和试验Ⅲ组发育的采集蜂在1 000 m和2 000 m处的回归率均显著高于Ⅰ组,但试验Ⅱ组与试验Ⅲ组之间差异不显著;试验Ⅱ组和Ⅲ组刚出房工蜂、10日龄工蜂和20日龄工蜂的Glu RA和Nmdar1基因相对表达量显著高于试验Ⅰ组,但试验Ⅱ组与Ⅲ组之间差异不显著;试验Ⅱ组刚出房工蜂的Tyr1基因相对表达量显著高于试验Ⅰ组与Ⅲ组,但试验Ⅰ组与试验Ⅲ组之间差异不显著,另外,各试验组10日龄和20日龄工蜂Tyr1基因相对表达量差异均不显著。【结论】过低发育温度会影响蜜蜂的归巢能力和记忆相关基因的表达。     

温度对双委夜蛾种群生态学特征的影响

【目的】双委夜蛾Athetis dissimilis(Hampson)是新发现的一种农业害虫,为探索温度对双委夜蛾生长发育和繁殖的影响。【方法】在室内l6,21,26,30,34(±1)℃,RH为70%±5%、光周期为14L︰10D条件下,测定了双委夜蛾各发育阶段的发育历期、存活率及成虫产卵量,组建了双委夜蛾的实验种群生命表。【结果】结果表明,双委夜蛾各虫态的发育历期随温度的升高而缩短;世代发育起点温度(C)为9.88℃,有效积温(K)为906.53日·度;卵的孵化率在不同的温度下无显著差异;幼虫存活率、化蛹率和羽化率则以21~30℃为最高;成虫的产卵量以21~26℃为最高,而在16℃和30℃时显著降低,在34℃下成虫不能交配,30℃成虫交配率仅为46%;生命表分析表明,26℃双委夜蛾的种群趋势指数和内禀增长率取得最大值,分别为98.5和0.1。【结论】21~26℃是最适宜双委夜蛾生长发育和繁殖的温度范围。     

短时高温暴露处理对双尾新小绥螨Neoseiulus bicaudus Wainstein生长发育的影响

【目的】明确新疆本地种捕食螨双尾新小绥螨Neoseiulus bicaudus Wainstein在遇到短时极端高温胁迫后,对其生长发育和种群发展的影响。【方法】利用短时极端高温处理试验,研究双尾新小绥螨卵和成螨分别在38℃、42℃和46℃下,处理2、4和6 h后的孵化率、存活率以及对其未成熟阶段发育历期和生命参数的影响。【结果】卵经过不同时间高温处理后,随着处理温度的升高,处理时间的延长,卵的孵化率逐渐降低,46℃处理2 h的孵化率仅为42.02%,且在46℃处理超过4 h,其卵不能孵化;其各未成熟阶段发育历期有先缩短后延长的趋势,当在38℃处理2 h时,其发育历期最短为4.82 d。雌成螨经过不同时间高温处理后,雌成螨的产卵量、产卵期和寿命随着处理温度的升高、处理时间的延长有逐渐下降和缩短的趋势;42℃,2 h处理下每雌产卵量最低为19.33粒,其产卵期也是最短为10.09 d;38℃,6 h处理下寿命最短为14.68 d。【结论】短时极端高温处理主要影响双尾新小绥螨卵的孵化率、存活率降低和未成熟阶段的发育历期;影响其雌成螨的产卵量和寿命。     

华根霉液态培养生产脂肪酶不同形态菌体的转录组差异分析

【背景】作为发酵工业中一类重要的生产菌株,丝状真菌目的产物的形成与菌体形态有着紧密的联系。华根霉(Rhizopus chinensis)CCTCC M201021是从我国传统酿造浓香型白酒大曲中筛选到的一株丝状真菌,其生成的包括脂肪酶在内的酶蛋白具有较高的工业应用价值。【目的】华根霉(Rhizopus chinensis)CCTCC M201021在脂肪酶液态发酵中形成两种不同形态菌体,发酵表现差异明显。本研究考察华根霉不同菌体形态及其细胞代谢在转录组水平的内在差异。【方法】基于RNA-Seq高通量转录组测序,分别对液态培养获得的不同形态华根霉菌体高表达和显著差异表达的转录基因进行功能分析。【结果】两种形态菌体转录组存在明显的差异。利用RPKM值对表达量最高的前20个基因进行分析,聚集态菌体高表达基因主要为不同类别的核糖体蛋白,而分散态菌体中与细胞形态相关的几丁质酶及与信号传导相关的基因也是高表达基因。在两种形态菌体显著差异表达的20个基因中,除了涉及代谢的基因有明显不同外,分散态菌体中也有一些涉及"细胞过程与信号"的基因上调表达显著。两种形态菌体中独有表达基因总体表达量均较低,但聚集态菌体独有表达基因在基因种类和表达量上都要明显高于分散态菌体。同时,转录分析表明,华根霉脂肪酶在聚集菌体中较高的生产水平与脂肪酶基因的高水平转录有关。【结论】菌体形态的差异显著影响了华根霉的转录组,不仅不同形态菌体高表达基因和显著差异表达基因有明显不同,而且功能相同的蛋白在不同菌体形态下也多是由不同基因表达,它们可能承担着不同的作用。总体而言,华根霉聚集态菌体中存在更为复杂的生理过程,而分散菌体中受到信号的传导和调控似乎更多。菌体形态的改变可能是细胞分化的结果,伴随着菌体对细胞微环境改变的一种响应。研究结果为深入了解丝状真菌形态分化的内在机制及其影响提供了一些线索。     

西伯利亚蝗气门结构及呼吸代谢对高温胁迫的响应

【目的】掌握西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus的气门结构和呼吸代谢应对高温胁迫的响应策略。【方法】运用扫描电镜观察西伯利亚蝗气门超显微结构,多通道昆虫呼吸仪测定18~42℃处理下西伯利亚蝗的O_2吸收率、CO_2释放率、代谢率和呼吸商。【结果】西伯利亚蝗共有10对气门,胸部2对,腹部8对,呈圆形或椭圆形,内侧着生有筛板,呈刺凸状,分布密集。18~42℃范围内,随温度升高,西伯利亚蝗呼吸代谢呈先上升后下降的趋势。18℃时西伯利亚蝗雌雄成虫的O_2吸收率、CO_2释放率和代谢率值显著小于其他温度下的相应值(P<0.05),雌虫分别为0.0022 m L/min、0.0019 m L/min和0.0210 m L/(g·min),雄虫分别为0.0016 m L/min、0.0016 m L/min和0.0236 m L/(g·min);21~27℃范围内,西伯利亚蝗雌雄成虫的呼吸代谢变化平稳,超过30℃呼吸代谢各指标值迅速上升,至36℃时雌雄成虫的O_2吸收率和代谢率值均显著大于其他温度下的相应值(P<0.05);雌虫分别为0.0071 m L/min和0.0592 m L/(g·min),雄虫分别为0.0089 m L/min和0.1108 m L/(g·min),39℃时CO_2释放率显著大于其他温度下的相应值(P<0.05),雌雄成虫分别为0.0074 m L/min和0.0067 m L/min。【结论】依据西伯利亚蝗呼吸代谢随温度变化特征可以判断,随气候持续变暖,西伯利亚蝗仍将是新疆高山、亚高山草原的重要致灾类群。     

Protein Synthesis and Breakdown during Heat Shock of Cultured Pear (Pyrus communis L.) Cells

Cultured pear (Pyrus communis L. cv Passe Crassane) cells were subjected to temperatures of 39, 42, and 45[deg]C. Heat-shock protein (hsp) synthesis was greater at 30[deg]C than at temperatures above 40[deg]C and continued for up to 8 h. Both cellular uptake of radiolabeled methionine and total protein synthesis were progressively lower as the temperature was increased. Polysome levels decreased immediately when cells were placed at 39 or 42[deg]C, although at 39[deg]C the levels began to recover after 1 h. In cells from both temperatures, reassembly occurred after transfer of cells to 25[deg]C Four heat-shock-related mRNAs[mdash]hsp17, hsp70, and those of two ubiquitin genes[mdash]all showed greatest abundance at 39[deg]C and decreased at higher temperatures. Protein degradation increased with time at 42 and 45[deg]C, but at 39[deg]C it increased for the first 2 h and then decreased. In the presence of cycloheximide, which prevented hsp synthesis, protein degradation at 39[deg]C was as great as that at 45[deg]C in the absence of cycloheximide. The data suggest that hsps may have a role in protecting proteins from degradation at the permissive temperature of 39[deg]C. At temperatures high enough to inhibit hsp synthesis, protein degradation was enhanced. Although ubiquitin may play a role in specific protein degradation, it does not appear to be involved in increased protein degradation occurring above 40[deg]C.     

意大利蝗不连续气体交换循环(DGC)呼吸周期历时对高温胁迫的响应

【目的】在前期研究高温胁迫下意大利蝗Calliptamus italicus呼吸代谢的变化特征基础上,为探明相关变化机制,本研究进一步从不连续气体交换循环(DGC)呼吸周期历时阐明其对高温胁迫的响应机制。【方法】以源自新疆伊犁察布查尔蝗区野生种群的意大利蝗成虫为材料,应用多通道昆虫呼吸仪测定意大利蝗DGC暴发间期、暴发期和呼吸周期三者历时随温度变化(21~42℃区间,3℃温度梯度)的响应特征。【结果】雌雄意大利蝗DGC呼吸周期中暴发间期历时随温度升高而缩短,21℃时暴发间期历时最长,雌雄分别为7.29±0.31和7.05±0.37 min,与24,27,30和33℃差异不显著(P0.05),超过33℃后迅速缩短;至39℃时最短,雌雄分别为0.42±0.01和0.70±0.03 min,与其他温度下的历时差异显著(P0.05)。暴发期历时亦随温度升高而缩短,21和39℃时,雌虫暴发期历时分别达到最长和最短,依次为1.55±0.14和0.45±0.01 min,与其他温度下的历时差异显著(P0.05);24和39℃时,雄虫暴发期历时分别达到最长和最短,依次为1.61±0.10和0.68±0.02 min,与其他温度下的历时差异显著(P0.05)。随温度升高,意大利蝗DGC呼吸周期历时呈减少趋势,且主要由暴发间期历时减少所致。21~33℃范围内,每升高3℃雌雄虫暴发间期历时分别平均减少0.174和0.121 min,DGC呼吸频率增幅一致,均为0.0022 Hz,不同温度间差异不显著(P0.05);超过33℃后,每升高3℃雌雄虫暴发间期历时分别平均减少2.197和2.189 min,DGC呼吸频率分别增加0.0120和0.0085 Hz,不同温度间差异显著(P0.05);39℃时暴发间期历时接近零,42℃时DGC呼吸模式消失。【结论】随温度升高,意大利蝗呈现出O2吸收量和CO2释放量增加的变化特征,这是通过减少暴发间期历时和增加DGC呼吸频率等机制而实现的。     

羊草叶片气体交换参数对温度和土壤水分的响应

 采用生长箱控制的方法研究了羊草(Leymus chinensis)幼苗叶片光合参数对5个温度和5个水分梯度的响应和适应。结果表明：轻度、中度土壤干旱并没有限制羊草叶片的生长,对气体交换参数亦无显著影响,反映了羊草幼苗对土壤水分胁迫的较高耐性。叶片生物量以26 ℃时最大,其它依次为23 ℃、20 ℃、29 ℃和32 ℃。温度升高使气孔导度和蒸腾速率增加, 却使光合速率和水分利用效率降低。水分和温度对叶片生物量、光合速率、气孔导度和蒸腾速率存在显著的交互作用,表明高温加强了干旱对叶片生长和气体交换的影响, 降低了羊草对土壤干旱的适应能力。高温和干旱的交互作用将显著减少我国半干旱地区草原的羊草生产力。     

Gal80~(ts)与Gal4组合灵敏控制果蝇中UAS转基因的表达水平

【目的】Gal80~(ts)与Gal4组合驱动UAS转基因表达是黑腹果蝇Drosophila melanogaster研究中常用的转基因过表达遗传学工具,通过温度控制实现对UAS转基因表达的灵活开关。Gal80~(ts)是一种温度敏感型蛋白,低温下(18℃)与Gal4蛋白结合并抑制其转录活力,高温下(29℃)解除对Gal4的抑制,从而允许Gal4结合UAS位点,启动UAS转基因的表达。但是从18~29℃的开关只能强烈过表达UAS转基因,而不能灵活调控转基因的表达水平。本实验系统研究一系列温度下转基因的表达水平,从而实现该体系对转基因的表达水平的灵活控制。【方法】以果蝇翅芽这一常用器官组织为研究模型,以2种Gal4品系(dpp-Gal4和en-Gal4,分别由decapentaplgic和engrailed基因的启动子驱动)分别与tub-Gal80~(ts)(微管蛋白基因tubulin启动子驱动)基因重组后,再分别与UAS-wg(wingless)转基因品系杂交;在一系列温度(18,25,27.5,28,28.5和30℃)下进行子代幼虫培养,通过免疫组化染色揭示并量化分析转基因wg在3龄幼虫翅芽上的表达水平。【结果】18~25℃培养条件下,Gal80~(ts)与Gal4组合系统中的UAS转基因不能表达;30℃时培养,转基因强烈地过表达;在25~30℃区间内,随着温度升高,转基因表达水平逐渐上升。【结论】在25~30℃之间的温度调控可以实现对Gal80~(ts)与Gal4组合系统中的UAS转基因表达水平的调控。本研究结果对调控转基因表达程度有重要价值。     

rimJ基因缺失不影响大肠杆菌BL21(DE3)生长的温度敏感性

目的:研究rimJ基因对大肠杆菌BL21(DE3)菌株生长的温度敏感性的影响。方法:利用SceⅠ-Red同源重组技术将大肠杆菌BL21(DE3)基因组中的rimJ基因缺失,得到rimJ缺失突变菌;比较缺失突变株和原始菌株在不同温度(25℃、37℃、42℃)下的最大比生长速率,利用统计学方法分析rimJ基因的缺失对BL21(DE3)菌株生长的温度敏感性是否有影响。结果:rimJ基因被成功敲除;统计分析结果表明缺失突变株和原始菌株的最大比生长速率没有明显区别。结论:rimJ基因缺失对大肠杆菌BL21(DE3)生长的温度敏感性无影响。