白蜡吉丁肿腿蜂的生物学和生态学特性及繁殖技术研究

采用室内测定并结合林间实地调查的方法,研究了新发现的寄生于蛀干害虫白蜡窄吉丁的外寄生蜂——白蜡吉丁肿腿蜂Sclerodermus pupariae Yang et Yao的生物学特性及其人工繁殖技术。结果表明,白蜡吉丁肿腿蜂外寄生于白蜡窄吉丁的幼虫和蛹及预蛹,是自然控制该害虫的一种重要寄生蜂,自然寄生率为13.9%左右。该蜂在天津1年发生5代,世代重叠明显,寿命长。白蜡吉丁肿腿蜂的卵、幼虫、茧蛹期和全世代的发育起点温度分别为（16.89±0.79）℃,（17.03±1.42）℃,（16.90±1.68）℃和（15.31±0.47）℃。有效积温分别为（33.82±4.13）日·度、（49.11±7.93）日·度、（128.88±27.87）日·度和（277.00±14.15）日·度。雌性成蜂易于低温保存,对寄主有较强的搜索力和攻击力。繁蜂寄主容易大量获得,是生物防治白蜡窄吉丁的重要理想天敌之一。     

花椒窄吉丁气味结合蛋白基因AzanOBP3的克隆、原核表达及组织表达谱分析

【目的】本研究克隆花椒窄吉丁Agrilus zanthoxylumi气味结合蛋白(odorant binding protein, OBP)基因AzanOBP3,并对其进行序列和表达分析,旨在更好地了解OBP基因在花椒窄吉丁成虫触角识别气味物质过程中的作用,为农林害虫的绿色防控提供理论依据。【方法】利用RT-PCR扩增花椒窄吉丁气味结合蛋白基因AzanOBP3的cDNA序列,采用生物信息学软件分析其核苷酸和氨基酸序列;构建重组表达载体pET-28a(+)/AzanOBP3,转化到大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)感受态细胞中进行融合蛋白的IPTG诱导表达,SDS-PAGE及Western blot鉴定重组表达蛋白;基于qPCR技术分析AzanOBP3基因在花椒窄吉丁雌雄成虫不同组织(头、胸、腹、足和翅)中的表达情况。【结果】克隆获得了花椒窄吉丁气味结合蛋白基因AzanOBP3的cDNA全长序列(GenBank登录号:MT318832),预测到其开放阅读框长414 bp,共编码137个氨基酸,等电点为4.79,蛋白分子量为16.038 kD,N末端具有29个氨基...     

花椒窄吉丁触角转录组及嗅觉相关基因分析

【目的】建立花椒窄吉丁Agrilus zanthoxylumi成虫触角转录组数据库,挖掘嗅觉相关基因,为今后研究其触角的化学感受机制及生物防控提供理论支撑。【方法】采用高通量测序平台Illumina NovaSeq 6000对花椒窄吉丁雌雄成虫触角进行转录组测序,用Trinity软件对获得的高质量reads进行序列拼接与组装;使用BLAST软件将触角转录组数据比对NR, NT, Swiss-Prot, GO, KEGG, BLASTX, eggNOG, Pfam, TmHMM, SignalP, KO, Map, BLASTP和RNAMMER公共数据库;基于初步筛选到的花椒窄吉丁候选气味结合蛋白(odorant binding protein, OBP)和化学感受蛋白(chemosensory protein, CSP)以及其他鞘翅目昆虫的同源蛋白的核苷酸序列,利用MEGA软件进行系统进化分析。运用RPKM (reads per kilobase per million mapped reads)值对嗅觉相关基因表达量进行分析。【结果】花椒窄吉丁雌雄成虫触角转录组测序共获得36 209...     

花椒窄吉丁触角转录组及嗅觉相关基因分析

【目的】建立花椒窄吉丁Agrilus zanthoxylumi成虫触角转录组数据库,挖掘嗅觉相关基因,为今后研究其触角的化学感受机制及生物防控提供理论支撑。【方法】采用高通量测序平台IlluminaNovaSeq 6000对花椒窄吉丁雌雄成虫触角进行转录组测序,用Trinity软件对获得的高质量reads进行序列拼接与组装;使用BLAST软件将触角转录组数据比对NR, NT, Swiss-Prot, GO, KEGG, BLASTX,eggNOG, Pfam, TmHMM, SignalP, KO, Map, BLASTP和RNAMMER公共数据库;基于初步筛选到的花椒窄吉丁候选气味结合蛋白(odorant binding protein, OBP)和化学感受蛋白(chemosensory protein, CSP)以及其他鞘翅目昆虫的同源蛋白的核苷酸序列,利用MEGA软件进行系统进化分析。运用RPKM (reads perkilobase per million mapped reads)值对嗅觉相关基因表达量进行分析。【结果】花椒窄吉丁雌雄成虫触角转录组测序共获得36 209条基因和90 982条转录本,其N₅₀分别为2 103和2 523 bp,组装完整性较高。注释到NR数据库的基因最多(41.62%),其中与赤拟谷盗Tribolium castaneum相似基因所占比例最高(19%)。在GO数据库中比对到11 614个基因,按功能分为细胞组分、分子功能与生物学进程三大类57个分支,其中分子功能大类中的结合(70.57%)与催化活性(45.51%)相关基因占比最多;KEGG代谢途径分析表明,7 427条基因参与了5类代谢通路,其中涉及信号转导的基因最多,为815条;筛选到7个候选OBP基因和5个具有全长开放阅读框的CSP基因,其编码蛋白均具有化学感受蛋白家族的典型特征。系统进化分析表明,花椒窄吉丁OBPs和CSPs分别与苹果小吉丁A. mali的OBPs和CSPs氨基酸序列一致性最高。RPKM值表明,嗅觉相关基因AzanOBP1和AzanOBP2在雌成虫触角中不表达,在雄成虫触角中微量表达;AzanOBP3在雄成虫触角中高丰度表达。【结论】首次获得了花椒窄吉丁成虫触角转录组数据,筛选到了花椒窄吉丁OBP, CSP, Or, IR和SNMP等的嗅觉相关基因。推测触角中高丰度表达的OBPs对雄成虫识别同类异性释放的信息素或寄主植物释放的挥发物起关键作用。研究结果可为花椒窄吉丁化学感受基因功能分析及嗅觉感受机制研究奠定分子基础。     

昆虫气味结合蛋白的研究进展

昆虫主要依赖其复杂且灵敏的化学感受系统来识别并区分外界环境中的各种化学信号。嗅觉是负责嗅觉信号传导的感官方式,能够引起昆虫觅食、产卵、交配和躲避天敌等对生存和繁殖至关重要的行为反应。在嗅觉感知过程中,气味结合蛋白(odorant binding proteins, OBPs)最先与外界脂溶性化学物质相互作用,并将其转运至化学受体神经元上,激活树突膜表面分布的嗅觉受体(olfactory receptors, ORs),是嗅觉系统正常运行的必需蛋白。近年来,随着高通量测序和分子生物学技术的快速发展,越来越多的昆虫OBPs相继得以鉴定并开展功能研究。昆虫OBPs是一类可溶性的小分子蛋白,一般由6个α-螺旋构成一个稳定、紧密的疏水性结合腔,其构象变化因昆虫种类和配体结构不同而有所差异。OBPs的分布不受限于嗅觉器官,还在口器、足、中肠、腺体等非嗅觉组织中表达,具有嗅觉识别、味觉感受、营养物质转运、信息素合成与释放、组织发育与分化等生理功能。OBPs行使以上功能的共同特性为结合和溶解包括信息素组分、普通气味分子和非挥发性物质等的疏水性小分子物质。昆虫OBPs的稳定性和多功能性暗示其可广泛应用于...     

白蜡窄吉丁幼虫及其天敌在空间格局上的关系

调查了白蜡窄吉丁幼虫与其寄生性天敌白蜡吉丁柄腹茧蜂和捕食性天敌啄木鸟啄食白蜡窄吉丁的啄痕在空间格局上的规律.结果表明,在林间水平方向上,白蜡窄吉丁幼虫呈聚集分布,白蜡吉丁柄腹茧蜂和啄木鸟的啄痕也表现为聚集分布;在垂直方向上,白蜡窄吉丁幼虫分布于地面至3.37m以下的树干,主要集中于1.0m左右的主干,天敌也集中在此范围内活动.     

多异瓢虫气味结合蛋白HvarOBP2的基因克隆及配体结合特性分析

【目的】本研究旨在克隆多异瓢虫Hippodamia variegata气味结合蛋白(odorant-binding proteins, OBPs)基因HvarOBP2,并解析这一蛋白的配体结合特征。【方法】采用BLAST和生物信息学技术从多异瓢虫成虫触角转录组中鉴定候选气味结合蛋白基因HvarOBP2,PCR特异扩增HvarOBP2基因全长cDNA序列;通过体外原核表达和亲和柱层析等手段获得HvarOBP2重组蛋白;运用荧光竞争结合实验测定重组蛋白HvarOBP2与40种植物挥发物组分以及24种蚜虫相关挥发物组分的结合能力;使用PyMOL1.9.0进行重组蛋白HvarOBP2与4种配体(β-紫罗兰酮、邻苯二甲酸二丁酯、油酸和橙花叔醇)的分子对接模拟。【结果】HvarOBP2(GenBank登录号：OK340816)开放阅读框(open reading frame, ORF)长447 bp,其编码蛋白N端有17个氨基酸组成的信号肽,具有6个保守的半胱氨酸位点,属于classical OBPs亚家族。荧光竞争结合实验结果表明,重组蛋白HvarOBP2与植物挥发物组分油酸(解离常数K     

一种有效防控白蜡窄吉丁的阻隔网技术

[目的]白蜡窄吉丁Agrilus planipennis Fairmaire是一种危害极隐蔽、具有毁灭性的林木蛀干害虫.北京市延庆区栽植的洋白蜡Fraxinus pennsylvanica,受白蜡窄吉丁危害严重,当地林业保护站积极采取多种防控措施,其中阻隔网作为一种新的防控方法,可有效控制白蜡窄吉丁的危害.本研究调查不同防控管理措施林地内洋白蜡的受害情况,并估算不同管理措施所需的费用,以期评价阻隔网技术的防治效果.[方法]2017-2019年,在北京市延庆区选择使用阻隔网防治白蜡窄吉丁(样地1)、伐除受害严重的白蜡树后更植其它树种(样地2)和仅伐除受害严重的白蜡树(样地3)的样地3块,调查各样地内洋白蜡受害情况,调查指标包括:树冠枝枯梢率、树冠活力等级、羽化孔数量、萌蘖枝条数量和啄木鸟刻痕数.通过Tukey检验对各样地内地面调查指标进行差异性比较,并统计不同防控措施下每年单位面积样地的防治成本.[结果]样地1内白蜡保存率(100％)高于样地2(80％)和样地3(34％),且样地1的白蜡受害情况在树冠枝枯梢率、树冠活力等级、羽化孔数量、萌蘖枝条数量和啄木鸟刻痕数指标上显著低于样地2和样地3.样地1每年单位面积的防治成本为2150元/hm2,低于样地2(5625元/hm2)和样地3(5720元/hm2).[结论]使用阻隔网防治白蜡窄吉丁成效显著,且防治成本低,建议今后可与其它无公害防治技术相结合进行害虫综合治理.     

昆虫触角气味结合蛋白的研究进展

昆虫触角气味结合蛋白是一类亲水性的酸性蛋白,在触角感器淋巴液中浓度很高,主要分为4种,即性外激素结合蛋白、普通气味结合蛋白1、普通气味结合蛋白2和气味结合蛋白类似蛋白。由于它们在昆虫识别外界气味物质中起着重要的作用,近10年来,国外对其进行了广泛、深入的研究。该文从气味结合蛋白的研究方法、生化特性、分子结构和生理功能等方面进行综述。     

棉铃虫触角气味物质结合蛋白的鉴别

昆虫触角内的气味物质结合蛋白ｏｄｏｒａｎｔ－ｂｉｎｄｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎ（简称ＯＢＰ）是触角嗅觉感受器淋巴液中的一类水溶性蛋白质,能和气味物质结合。ＯＢＰ的发现可追溯到１９７０年,美国科学家Ｒｕｄｄｉｆｏａｄ根据实验,推断触角中有某种蛋白质,和嗅觉有关~（［１］）。１９８１年Ｖｏｇｔ和Ｒｉｄｄｉｆｏａｌ用标记激素证明了上述推论的正确性,把它称为外激素结合蛋白（ｐｈｅｒｏｍｏｎｅ－ｂｉｎｄｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎ,缩写为ＰＢＰ）~（［２］）。１９９０年Ｂｒｅｅｒ报道了另一类ＯＢＰ──普通气味物质结合蛋白…     

中红侧沟茧蜂气味结合蛋白MmedOBP18的原核表达及配体结合特性

【目的】研究中红侧沟茧蜂Microplitis mediator气味结合蛋白MmedOBP18在触角中的表达定位,解析MmedOBP18重组蛋白的配体结合特性。【方法】原核表达中红侧沟茧蜂气味结合蛋白MmedOBP18;采用荧光免疫组织化学技术研究MmedOBP18在中红侧沟茧蜂雌蜂触角中的表达定位;通过荧光竞争结合实验分析MmedOBP18重组蛋白与99种候选配体的结合特性。【结果】在原核表达系统中成功表达MmedOBP18重组蛋白。荧光免疫定位结果显示MmedOBP18主要表达在触角锥形感器Ⅰ内的淋巴液中。荧光竞争结合实验结果表明,MmedOBP18重组蛋白能够与16种候选配体结合,与低挥发性植物挥发物2-十三酮、十二醛、十四酸和十一酸的结合能力最强,其解离常数K_i值分别为5.21, 6.42, 6.49和6.58μmol/L;而且MmedOBP18重组蛋白与非挥发性植物次生物质棕榈酸、棉酚、槲皮素及亚麻酸也有较强的结合能力,K_i值分别为3.86, 5.07, 5.08和6.51μmol/L;此外,MmedOBP18重组蛋白与鳞翅目昆虫性信息素组分顺-9-十四碳烯醛及顺-11-十六碳醛表现出较强的结合能力,K_i值分别为9.09和11.67μmol/L,提示该蛋白在寄主定位过程中可发挥重要的作用。【结论】中红侧沟茧蜂气味结合蛋白MmedOBP18能够结合长链低挥发和非挥发性化合物,推测其在嗅觉和味觉识别中发挥双重功能,主要参与对寄主和寄主生境的化学信息的近距离识别。     

枣食芽象甲化学感受蛋白PyasCSP4的基因克隆、表达及配体结合特征

【目的】本研究为明确枣树Zizyphus jujuba主要害虫枣食芽象甲Scythropus yasumatsui化学感受蛋白4(chemosensory protein 4, CSP4)的表达特点及配体结合特性。【方法】基于枣食芽象甲成虫触角转录组数据,利用RT-PCR方法克隆了枣食芽象甲PyasCSP4 cDNA序列,并进行生物信息学分析。通过RT-qPCR方法测定PyasCSP4在枣食芽象甲成虫不同组织(触角、去除触角的头、胸、腹、足和翅)中的表 达水平。通过原核表达系统和镍柱纯化获得PyasCSP4重组蛋白,采用荧光竞争结合实验测定重组蛋白PyasCSP4与35种枣树挥发物的结合特性。【结果】克隆获得枣食芽象甲PyasCSP4的cDNA序列(GenBank 登录号: OK322362),其开放阅读框全长为366 bp,编码121个氨基酸,N末端有18个氨基酸组成的信号肽序列, PyasCSP4成熟蛋白序列具有4个保守的半胱氨酸残基。RT-qPCR结果表明, PyasCSP4基因在成虫不同组织中均有表达,在触角和翅中的表达量显著高于在其他组织中的表达量。重组蛋白PyasCSP4与25种配体具有结合活性,尤其与α-蒎烯、α-水芹烯和罗勒烯等的结合能力最强,解离常数(Ki)值分别为6.29, 6.58和6.69 μmol/L。【结论】PyasCSP4能够与多种枣树挥发物结合,推测其可能在枣食芽象甲定位寄主植物的过程中发挥重要作用。本研究的结果对阐明枣食芽象甲嗅觉机制和开展绿色防控研究具有重要意义。     

Microbial control of Agrilus planipennis (Coleoptera: Buprestidae) with Beauveria bassiana strain GHA: field applications

The effects of Beauveria bassiana strain GHA, applied as BotaniGard ES, on newly colonised and well-established populations of emerald ash borer, Agrilus planipennis (Coleoptera: Buprestidae) were evaluated in the field using foliar and trunk sprays in Michigan in 2004–2005. Results from field trials at a newly colonised white ash site showed a 41% reduction in A. planipennis population in fungal-treated trees compared with that of untreated controls. In addition, fungal infection was also found in 20% of the larval population within 14 days of incubation under laboratory conditions. At a site with a well-established Agrilus planipennis population in green ash trees, larval density was reduced by 47% for trees treated with the fungus compared with that of the controls; 21% of larvae from the current generation were found infected after 14 days of laboratory incubation. Fungal-treated green ash trees also produced fewer adults emerging in the next generation, with a 63% reduction in adult density observed in treated trees compared to that of controls. As a result, fungal-treated trees sustained 42% less crown dieback than did controls. A. planipennis larval density was negatively correlated with trunk height above the ground, and positively correlated with log diameter. Results of laboratory leaf bioassays on A. planipennis adults showed that fungal conidia persisted well under field conditions, with mortality of 78–100% at 7 – days post – exposure for leaves collected between 2 and 264 h after application. Potential strategies for using B. bassiana strain GHA for managing A. planipennis are discussed.     

小菜蛾触角结合蛋白PxylOBP31的鉴定与结合特性分析

【目的】触角结合蛋白(antennal binding proteins,ABPs)为昆虫气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)家族的一个亚类,是昆虫识别和响应外界环境中气味信号的载体之一,对昆虫的生存和繁衍有着重要的意义。明确触角结合蛋白在小菜蛾Plutella xylostella(L.)嗅觉识别中的作用,有助于揭示小菜蛾嗅觉识别分子机制。【方法】利用PCR技术克隆小菜蛾的一个触角结合蛋白基因;采用实时荧光定量PCR技术对该基因在小菜蛾不同发育阶段和成虫不同组织中的表达量进行分析;利用荧光竞争结合实验测试该触角结合蛋白与39种配基化合物的结合特性。【结果】成功克隆了一个小菜蛾触角结合蛋白基因,命名为Pxyl OBP31(Gen Bank登录号:KT156676)。序列分析结果显示,其开放阅读框全长411 bp,编码136个氨基酸,N端自起始位置开始21个氨基酸为信号肽,含有气味结合蛋白家族的6个保守半胱氨酸残基,预测分子量为14.74 k D,等电点为4.41。表达谱分析表明,Pxyl OBP31主要在雄蛾中表达,且交配后的雄蛾中表达量明显降低;该基因在小菜蛾触角中有较高表达,在雄蛾触角中的表达量比雌蛾触角中高近2倍。结合特性实验结果显示,Pxyl OBP31与醛、酮、萜品油烯以及邻苯二甲酸二异丁酯等物质的结合能力较强,与3种性信息素及其他烯烃与酯类结合能力弱。【结论】本研究明确了Pxyl OBP31的核苷酸序列以及发育和组织表达谱。根据qRT-PCR和荧光竞争结合实验结果,推测Pxyl OBP31蛋白可能与小菜蛾觅偶、定位寄主植物等行为有关。     

隔离饲养对白蜡窄吉丁成虫寿命和繁殖力的影响

白蜡窄吉丁Agrilus planipennis Fairmaire是近年来发生和危害严重的国际性检疫害虫。为了了解不同饲养条件和种内个体间相互感知对成虫生物学的影响, 本研究采用群体饲养、 单对饲养、 无隔离单雌饲养、 视觉隔离单雌饲养和嗅觉隔离单雌饲养等5种处理, 在室内测定了白蜡窄吉丁成虫的寿命、 取食量、 产卵量和产卵历期等参数的变化。结果显示： 隔离饲养降低了白蜡窄吉丁成虫的寿命和繁殖力, 且不同处理下白蜡窄吉丁成虫的寿命和取食量均存在显著差异（P<0.05）, 但产卵量的差异不明显（P>0.05）。其中无隔离单雌饲养时成虫的平均寿命最长, 为32.40 d, 群体饲养的寿命最短, 为20.77 d, 且单雌饲养的寿命均比单对饲养和群体饲养的长。单雌饲养的3种情况下, 视觉隔离条件下的日均取食量最大, 为156.16 mm², 嗅觉隔离的最小, 为107.35 mm²; 无隔离饲养条件下雌虫的产卵量最大, 产卵历期也最长, 分别为98.33 d和21.33 d。这些研究结果表明, 白蜡窄吉丁种内个体间相互感知的阻断对成虫的取食、 发育和繁殖活动存在明显影响, 且嗅觉在其种群内的交流活动中作用最重要, 其次是视觉。此外, 个体之间的相互干扰或竞争对白蜡窄吉丁成虫的寿命和繁殖力也可能存在一定的影响。这为生产上采用隔离措施如营造混交林带防治该虫提供了理论基础。     

白蜡窄吉丁虫在中国的研究现状与分布调查

2002年在美国密执安州发现了一重大外来入侵害虫,白蜡窄吉丁Agrilus planipennis Fairmaire, 由于该虫新近在美国发现,危害白蜡树,故英文名称为Emerald Ash Borer (EAB)。初步分析显示,该虫至少在5年前就已传入美国,只是现在刚爆发被发现。目前该虫在美国密执安州和加拿大安大略省可致死各种大小的白蜡树。该虫在我国曾被定名为花曲柳窄吉丁Agrilus marcopoli Obenberger,为鞘翅目吉丁科。据资料报道分布于黑龙江、吉林、辽宁、山东、内蒙古和台湾等地;在国外分布于朝鲜,日本,蒙古,俄罗斯远东地区。危害木樨科属树木。两年一代或一年一代,因地而已。在东北三省主要危害水曲柳和花曲柳等树木,但不是主要害虫。天津市1993年在引种白蜡树上发现了白蜡窄吉丁,1998年严重爆发造成大面积白蜡树死亡。在亚洲的其他分布区,该虫还危害另外一些阔叶树,如多种蜡树、榆树等。鉴于该虫的广泛分布和寄主树种多及毁灭性危害的特点,美国一些专家认为其潜在危害不亚于1996年在美国发现的光肩星天牛。因此,美国已全面开展对该虫的研究,包括资料收集,风险性评估,研究各种控制措施等。 本文是中美对此虫合作研究的一部分,旨在对该虫在我国的分布、 危害、 研究基础作一调查与回顾, 为下一步深入研究提供信息与参考资料。白蜡窄吉丁入侵北美再一次显示随着贸易的全球化发展, 外来入侵种问题也越来越严重。国际合作共同开展研究是控制入侵种的重要举措之一。