昆虫先天性免疫信号通路研究进展

昆虫体内形成了强大的免疫防御系统,其被各种微生物攻击时能依靠病原相关分子模式识别蛋白对感染进行区分和激活体内信号通路诱导如抗菌肽之类的效应分子.昆虫体内控制先天性免疫的信号通路分别是:Toll通路、IMD通路和JAS/STAT通路,这3条通路在信号传递过程中存在协作,并且,这些通路与脊椎动物体内某些通路存在惊人相似、在免疫调控通路方面存在共同的进化起源.这揭示了先天性免疫在动物体内存在的普遍性和机体抵御病原感染的重要性.     

室内条件下莱氏猛叩甲对松墨天牛和黄粉虫的捕食能力

【目的】本研究旨在明确莱氏猛叩甲Tetrigus lewisi老熟幼虫分别对黄粉虫Tenebrio molitor和松墨天牛Monochamus alternatus末龄幼虫和蛹的捕食量的差异,评估莱氏猛叩甲的捕食能力,为松墨天牛M.alteratus的有效治理找到潜在的高效生物防治因子。【方法】于2014年11月在浙江富阳昌东村马鞍山砍下松墨天牛虫害木,通过林间野外调查,明确松墨天牛和莱氏猛叩甲的发生情况;将野外采集到的莱氏猛叩甲幼虫带回室内,分别饲喂黄粉虫和松墨天牛的末龄幼虫和蛹,每天记录捕食量,确定莱氏猛叩甲的捕食能力。【结果】野外调查中,我们在松墨天牛幼虫蛀食的坑道中发现了莱氏猛叩甲幼虫和松墨天牛幼虫被取食后的残体;在采集到1 094头松墨天牛幼虫的危害木内,共采得莱氏猛叩甲末龄幼虫36头,约为松墨天牛幼虫数量的3%。室内捕食实验表明,5 d内莱氏猛叩甲捕食黄粉虫幼虫总量为3.2头,平均每天捕食约0.6头,而捕食松墨天牛幼虫总量为8.0头,平均每天捕食约1.6头,莱氏猛叩甲对松墨天牛的总捕食量显著高于对黄粉虫幼虫的总捕食量(P0.0001);4 d内莱氏猛叩甲捕食黄粉虫蛹总量为5.6头,平均每天捕食约1.4头,而捕食松墨天牛蛹总量为7.8头,平均每天捕食约2.0头,莱氏猛叩甲对松墨天牛蛹的捕食量显著高于黄粉虫蛹(P=0.028)。回归分析还表明,莱氏猛叩甲幼虫的捕食量不受叩甲个体大小的影响。【结论】莱氏猛叩甲普遍分布在松墨天牛发生区,同时发现松墨天牛被取食后的残体,表明莱氏猛叩甲是松墨天牛的捕食性天敌。莱氏猛叩甲均能捕食黄粉虫和松墨天牛的幼虫和蛹;相比于捕食黄粉虫,莱氏猛叩甲对松墨天牛的幼虫和蛹具有更好的捕食效率,具有很好的生物防治前景,是未来松墨天牛治理潜在高效生物防治因子。     

松墨天牛化学感受组织荧光定量PCR内参基因的鉴定与筛选

【目的】本研究拟选择适合用于分析松墨天牛Monochamus alternatus化学感受组织中基因表达的内参基因。【方法】依据转录组测序结果进行内参基因鉴定,利用RT-q PCR技术分析内参基因在松墨天牛不同发育阶段和不同性别化学感受组织间的表达差异,并利用软件ge Norm,Norm Finder和Best Keeper比较其表达的稳定性。【结果】松墨天牛转录组中鉴定出9个候选内参基因(Actin,TUB,18S rRNA,RPS27A,RPS3,RPL10,AK,GAPDH和EF1A),其中后7个候选内参基因在松墨天牛中被首次鉴定,松墨天牛候选内参基因和其他昆虫相应基因的同源性很高。9个候选内参基因引物均具有良好的扩增效率,18S rRNA的表达水平最高,EF1A的表达水平最低;18S rRNA和Actin在不同样品间的表达水平差异最大,GAPDH和TUB表达水平在不同样品间差异最小。ge Norm和Norm Finder软件分析认为,GAPDH是最稳定的内参基因,TUB是较为稳定的内参基因,18S rRNA和Actin是最不稳定的内参基因;Best Keeper软件分析认为,GAPDH和TUB是合适的内参基因,18S rRNA和Actin是不适合的内参基因。最适合校正松墨天牛化学感受组织中基因表达数据的内参基因数量为2个,即GAPDH和TUB,并且这样的内参基因组合可以用于不同发育阶段和不同性别的不同化学感受组织。【结论】本研究结果为利用RT-q PCR技术准确分析松墨天牛和其他天牛基因包括化学感受组织基因相对表达量的内参基因选择提供了重要参考。     

内生真菌对草坪植物病原真菌抑制作用的比较

分别从野生牧草羽茅(Achnatherum sibiricum (L.) Keng)、栽培种高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)(品种Millennium)、栽培种黑麦草(Lolium perenne L.) (品种Justus)中分离出内生真菌Neotyphodium sp.、N. coenophialum和N. lolli,通过体外培养法比较了这3种内生真菌对草坪植物病原真菌的抑制作用.结果表明,从羽茅中分离的内生真菌Neotyphodium sp.在两菌相交前对所有供试的病原真菌都有一定的抑制作用,其中对枝孢霉属(Cladosporium sp.)、弯孢霉属(Curvularia sp.)和拟茎点属(Phomopsis sp.)病原真菌的抑制效果尤为显著,对峙培养3d后的抑菌率分别达70.1%、52.3%和30.9%,营养竞争作用、重寄生作用是其主要的拮抗机制;从高羊茅中分离的内生真菌N. coenophialum对枝孢霉属病原真菌存在一定的抑制作用;而从黑麦草中分离的内生真菌N. lolli与病原真菌对峙培养时,病原真菌菌落慢慢侵占整个营养空间,内生真菌停止生长并逐渐褐变死亡.体外培养结果说明Neotyphodium sp.对供试病原真菌的拮抗效果优于N. coenophialum和N. lolli,由此推测Neotyphodium sp.与宿主植物羽茅的共生可能有利于宿主植物抵抗病原真菌的侵扰.     

真菌Hsp90研究进展

近年来,随着广谱抗生素、化疗以及器官移植技术的广泛应用,真菌感染日益严重,从分子水平揭示病原真菌的致病机制对真菌感染的防控、治疗至关重要。微生物适应宿主微环境压力的能力在其共生与感染过程中发挥着关键作用,heat shock protein 90（Hsp90）是真核生物参与压力应答响应的分子伴侣,它不仅参与胞内蛋白质的折叠,还与许多底物蛋白相互作用共同调节病原真菌的形态发育、生物被膜形成、有性生殖、毒力以及耐药性。本文从真菌Hsp90的活性调节、底物蛋白,以及Hsp90与病原真菌形态发生、有性生殖、耐药性调控等方面综述了近年来真菌Hsp90信号通路的研究进展。     

松墨天牛成虫雌雄体型差异及蛹和成虫大小与越冬幼虫体重的关系

【目的】本研究旨在明确松墨天牛 Monochamus alteratus 成虫及越冬幼虫体型大小的差异,探讨该虫越冬后成虫体型大小和越冬幼虫体重大小关系及原因。【方法】于2014年5月1日至10月31日在浙江富阳野外诱捕松墨天牛,通过测量野外诱捕到的松墨天牛成虫体长、体宽,确定林间松墨天牛成虫体型的差异;松墨天牛越冬幼虫的采集和称重测量明确越冬幼虫的组成和体重大小差异;进而通过对越冬幼虫单头跟踪饲养至化蛹、羽化,确定越冬幼虫体重大小与发育所得蛹和成虫大小的关系,阐明林间松墨天牛成虫体型差异的原因。【结果】浙江富阳野外诱捕发现,松墨天牛的活动期间很长,从5月中旬到10月初一直能诱捕到松墨天牛成虫,高峰期在6和7月份。松墨天牛雌雄成虫体型差异很大,雌虫平均体长和体宽分别为20.59±0.19和6.59±0.06 mm;雄虫平均体长和体宽分别为19.90±0.26 和6.44±0.08 mm; 雌虫的平均体长明显高于雄虫,但二者体宽没有显著差异;并且雌雄成虫体长和体宽呈显著正相关。越冬幼虫的头宽测定表明头宽的变化很大,最小为2.20 mm,最大为4.24 mm,经比对越冬幼虫由4龄和5龄幼虫组成;幼虫体重差异大,平均体重为304.2 mg, 介于71.6~858.0 mg之间,其中5龄越冬幼虫显著重于4龄越冬幼虫。进一步将越冬幼虫单管饲养跟踪研究发现,越冬幼虫体重大小决定蛹和羽化后的成虫的大小,二者存在显著的正相关,并且由4龄越冬幼虫发育所得的蛹和成虫显著轻于由5龄幼虫发育所得的蛹和成虫。【结论】松墨天牛成虫体型差异很大,这与越冬幼虫体重差异相关;越冬幼虫的体重大小决定了其化蛹后的蛹重和羽化后成虫的体型和体重的大小;造成越冬幼虫体重差异的可能原因包括松墨天牛成虫扬飞周期长导致的产卵期长而使得天牛发育进度不一致以及寄主不同部位营养的差异。     

利用黄粉虫分离土壤昆虫病原真菌

利用黄粉虫Tenebrio molitorL.作为寄主从土壤中诱感并分离昆虫病原真菌。结果显示,从吉林市的18个土样中分离出球孢白僵菌(Beauveria bassiana)、金龟子绿僵菌(Metarhiziumanisopliae)和玫烟色拟青霉(Paecilomyces fumosoroseus)。土样中的昆虫病原真菌检出率为77.78%。这表明利用黄粉虫分离土壤中的昆虫病原真菌是一种简单、有效的方法。     

皮下接种松墨天牛卵及幼虫致死松树的研究

为了探明松墨天牛MonochamusalternatusHope直接致死松树的作用 ,作者采用在健康松树皮下接入松墨天牛卵或初孵幼虫方法做了试验和观察。结果表明 ,接入卵或初孵幼虫的松树平均枯死率为41 . 7%。松树枯死取决于松墨天牛幼虫取食时对松树韧皮部的破坏程度。每株接入 5个单位 (1单位指1粒卵或条初孵幼虫 ) ,松树枯死率达 85. 7% ;接入 1个单位 ,枯死率为 1 0 %。初步结论是 ,松墨天牛是引起松树枯死的主要原因之一 ;大力防治松墨天牛是保护我国松林的关键。     

松墨天牛漆酶基因MaLac1的克隆、原核表达及表达谱分析

【目的】本研究旨在克隆并鉴定松墨天牛Monochamus alternatus内源漆酶基因MaLac1,分析其在松墨天牛不同发育阶段的表达水平,为进一步明确MaLac1功能提供依据。【方法】基于松墨天牛肠道转录组测序数据,通过RACE克隆松墨天牛MaLac1基因的全长cDNA序列,并对其进行生物信息学分析;将该基因与pET-32a载体链接构建表达载体pET-MaLac1,导入大肠杆菌Escherichia coli Rosetta (DE3)使其表达;使用qPCR检测MaLac1基因在松墨天牛不同发育阶段(低龄幼虫、老熟幼虫、蛹、雌成虫和雄成虫)肠道中的表达差异。【结果】克隆获得松墨天牛MaLac1的cDNA全长序列(GenBank登录号:KY073340)。MaLac1开放阅读框全长2 067 bp,编码一个含688个氨基酸的蛋白质,预测分子量为78.34 kD,等电点为5.30。SignalP 4.1 Server预测MaLac1在N端包含一个15个氨基酸的信号肽。序列比对分析表明,MaLac1具有典型的昆虫漆酶基因特征,与赤拟谷盗Tribolium castaneum漆酶基因的氨基酸序列一致性达93%。SDS-PAGE检测发现IPTG诱导表达了一条大约78 kD的特异蛋白条带,与推测大小一致。qPCR结果显示,MaLac1在不同发育阶段的松墨天牛肠道中均有表达,其中,在雌成虫肠道中表达量最高,在雄成虫肠道中的次之,在幼虫肠道中的最低。【结论】MaLac1在松墨天牛成虫中表达量显著高于其在幼虫中的,这一结果可能与幼虫和成虫的取食习性差异相关。MaLac1在松墨天牛体内的功能还有待进一步研究。     

环境因子对一种病原真菌(Amoeboaphelidium sp.)感染微藻细胞能力的影响

油球藻(Graesiella sp.WBG-1)是一株适合于开放池规模化培养的产油微藻,在室外规模培养过程中常因一种病原真菌(Amoeboaphelidium sp.)的污染严重影响其生长和油脂积累,甚至导致培养失败。本文利用MTT染色法借助光学显微镜对被病原真菌感染的油球藻细胞计数并统计感染率,设置不同温度、光照强度、p H以及通气量等培养条件,研究环境因子对病原真菌感染能力的影响。结果表明:MTT染色法简单易行,可用于油球藻规模培养中病原真菌的检测;温度、光照强度、通气量和p H值均能够显著影响病原真菌的感染能力,高温、高光照强度、弱酸性环境和藻液静止等培养条件不利于病原真菌对油球藻的感染;在温度30℃、光强140μmol·m~(-2)·s~(-1)、通气量1.0 L·min~(-1)和p H 9.0±0.5的培养条件下成功建立了病原真菌感染油球藻的连续传代培养。本研究在实验室内模拟油球藻规模培养中被病原真菌感染的全过程,为深入研究该病原真菌对微藻细胞的感染行为及其感染机制提供了平台。     

福建龙岩新罗区松墨天牛成虫活动规律初步研究

利用福建农林大学研发的APF-Ⅰ型松墨天牛持久型诱芯和专用配套ZM-808型诱捕器诱捕松墨天牛成虫,摸清其在福建龙岩市新罗区的活动规律,为松材线虫病的防控提供依据。结果表明,新罗区松墨天牛成虫在3月下旬开始活动,为活动初期;活动盛期在5月中旬至7月中旬;7月下旬至11月上旬为活动末期;11月中旬至翌年3月上旬无松墨天牛成虫活动。5个诱捕器全年共收集松墨天牛成虫824头,其中雌虫701头,雄虫123头,雌雄比为1:0.18,收集到的松墨天牛成虫雌虫数量多于雄虫数量。根据松墨天牛成虫的活动规律,在松材线虫病防控工作中,松墨天牛诱捕器诱杀应在3月下旬至10月中下旬进行;每年3月底前应将不明原因枯死松树清理干净,同时加强林间松墨天牛成虫防治工作,杜绝传播隐患。     

Toll样受体对病原真菌的天然免疫识别

天然免疫系统是宿主抵御病原入侵的第一道防线,在机体抗感染免疫中发挥重要作用。Toll样受体(Toll-like receptors,TLRs)是天然免疫系统最重要的模式识别受体(pattern recognitionreceptors,PRRs)之一,通过识别病原真菌的病原相关分子模式(pathogen-associated molecularpatterns,PAMPs),招募特异接头蛋白,激活一系列信号级联反应,引发炎症因子、趋化因子等的释放和树突状细胞(dendritic cells,DCs)的成熟,发挥抗真菌感染作用。通过简要介绍宿主的TLRs及信号通路的研究进展,总结了目前TLRs对不同病原真菌PAMPs的天然免疫识别及信号通路研究现状,以期对进一步研究宿主天然免疫系统与病原真菌相互作用的分子机制提供参考。     

鱼藤酮对松墨天牛产卵和取食行为的影响

为探索松墨天牛防治的新方法,实验了鱼藤酮对松墨天牛产卵和取食行为的影响及鱼藤酮对松墨天牛5龄幼虫的触杀作用。结果表明,鱼藤酮对松墨天牛具有显著的产卵忌避作用和成虫取食的干扰作用。产卵忌避作用和拒食作用随鱼藤酮浓度的增大而增强,处理浓度为1 000 mg/L时,鱼藤酮对成虫的产卵忌避率为75.63 %,处理后12 h松墨天牛的选择性和非选择性拒食率分别为72.91%和69.50%。鱼藤酮对松墨天牛5龄幼虫的触杀作用不明显。因此,利用鱼藤酮防治松墨天牛,一方面可以通过抑制其取食减少松材线虫的传播;另一方面通过忌避产卵可减少下代虫口。     

泛素-蛋白酶体系统在昆虫先天免疫中的调控作用

完善的先天免疫系统使得昆虫成为分布最广、适应性最强、物种多样性最丰富的动物类群。在长期的进化过程中,昆虫建立了一套安全有效的先天免疫系统,一方面在面对外界微生物攻击的时候及时有效的发生免疫应答反应;另一方面通过免疫抑制来调控适度免疫应答,避免对自身发动攻击和控制环境共生菌刺激引起的免疫应答信号通路的持续激活。泛素-蛋白酶体系统在昆虫先天免疫中具有重要的调控作用,在Toll和IMD信号通路中,通过对免疫应答通路中信号分子的泛素化修饰加工,促进或抑制抗菌肽的表达,从而使免疫反应达到一个平衡。本文通过对泛素-蛋白酶体系统在Toll和IMD信号通路中的免疫应答和免疫抑制方面的研究进行综述,阐明了该系统在昆虫先天免疫中的调控作用,将有助于开展农业害虫与其天敌之间相互关系的深入研究,揭示其免疫调控机理,为开发生物农药,进行生物防控提供理论依据。     

小菜蛾肠道成团泛菌PxG45的分离鉴定及其抗真菌活性

【目的】昆虫肠道共生细菌是栖息在昆虫肠道中的微生物,是肠道微生物群落中最主要的成员。它们对昆虫的生长发育、营养吸收以及免疫系统均具有重要影响。本研究通过对小菜蛾Plutella xylostella肠道共生细菌进行分离培养和功能鉴定,以探究肠道共生细菌对小菜蛾适应性的影响及其对真菌的广谱抑制作用。【方法】利用体外平板培养分离纯化小菜蛾3龄幼虫肠道细菌PxG45菌株,结合形态学、16S rDNA基因测序和生理生化测定进行菌种鉴定。利用生物测定探究PxG45对小菜蛾3龄幼虫存活率及球孢白僵菌Beauveria bassiana侵染小菜蛾3龄幼虫对存活率的影响。通过平板对峙法检测PxG45对球孢白僵菌的抑制作用,进一步检测PxG45对植物病原真菌希金斯炭疽菌Colletotrichum higginsianum、刺盘孢炭疽菌C.camelliae、尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种Fusarium oxysporum f. sp.cubense race 4、茄链格孢菌Alternaria solani、稻瘟病菌Magnaporthe oryzae和丁香假单胞菌杨梅致病变种Pseudomona...     

松墨天牛取食和人为损伤对马尾松针叶部分化学物质含量的影响

为探索松墨天牛Monochamus alternatus Hope与其寄主马尾松相互作用的关系,测定了松墨天牛取食和人为损伤1天、3天、6天、10天和15天后马尾松针叶营养物质和次生代谢物质含量的变化。结果表明： 松墨天牛取食和人为损伤均能引起马尾松针叶可溶性糖和粗多糖含量的下降,但虫害处理使新叶和老叶中可溶性糖降低更多。两种方式处理后10天马尾松新叶和老叶中蛋白质含量降到最低,然后逐渐回升; 相比较而言,虫害处理蛋白质含量降幅更大。松墨天牛取食和人为损伤均引起马尾松针叶单宁和黄酮类物质含量的增加,虫害处理的针叶中单宁和黄酮类物质的含量更高。结果提示马尾松对松墨天牛的取食为害具有特殊的应激反应机制。     

松墨天牛成虫室内外种群肠道细菌的多样性及功能分析

【目的】为明确松墨天牛Monochamus alternatus成虫中、后肠细菌群落结构,探索肠道细菌的潜在功能。【方法】分别提取室外和室内饲养的松墨天牛成虫各15头(室内和室外各15个中肠、15个后肠)的肠道DNA,利用二代测序技术对松墨天牛成虫肠道细菌的16S rDNA V3–V4区序列进行测序,统计操作分类单元(OTUs)数量,分析物种组成、Alpha多样性和Beta多样性;采用PICRUSt软件预测肠道细菌的功能。【结果】共获得544180条高质量序列,在97%相似度下将其聚类为615个OTUs,总共注释到22个门、48个纲、112个目、172个科、285个属和408个种。室内种群的OTUs数量多于室外种群,室内外种群的OTUs种类存在差异性。同一种群的中、后肠之间差异不明显。变形菌门Proteobacteria为室内外松墨天牛肠道细菌的最优势门;肠杆菌属Enterobacter为室外种群肠道细菌和室内种群后肠细菌的最优势属,沙雷氏菌属Serratia为室内种群中肠的最优势属。Alpha多样性结果表明松墨天牛成虫室内种群肠道菌群的丰度显著高于室外种群;Beta多样性结果显示室外种群肠道菌群均一性和稳定性比室内种群好。室外和室内种群的中肠与后肠之间在菌群丰度和多样性上均无显著差异。功能预测结果表明,室内外松墨天牛成虫肠道菌群中代谢通路的丰度最高,其中以糖类代谢和氨基酸代谢为主,还有降解外源化学物质、萜类和聚酮类化合物及其他次生代谢物质的能力。不同种群、不同肠段之间的功能丰度均无显著差异。【结论】明确了取食不同食料的松墨天牛成虫中、后肠的细菌群落结构及差异,了解了肠道细菌的潜在作用,为进一步探究松墨天牛肠道共生菌的功能提供了理论基础。     

Toll 样受体与天然免疫

Toll样受体家族是一类模式识别受体,它介导了一个植物,昆虫,哺乳动物共同拥有的高度保守的信号通路。最近几年相继发现了多种人类Toll样受体以及相关的病原微生物配体,这些配体涵盖了病毒,细菌,真菌等微生物上多种保守的病原相关分子模式。可见Toll样受体在多种病原微生物及其产物的识别和免疫防御反应中有重要的作用。     

携带与非携带松材线虫的松墨天牛miRNA表达谱比较分析

【目的】松墨天牛是松树的重要蛀干害虫,也是林业重大外来入侵种松材线虫的媒介昆虫。虽然松墨天牛和松材线虫互作的化学生态和分子进化机制受到人们的广泛关注,但miRNA等表观遗传因子在天牛—线虫互作中的作用未见报道。【方法】使用illumina HiSeq 2000平台进行miRNA高通量测序,得到4个携带线虫的天牛miRNA库和4个未携带线虫的天牛miRNA库。此外,对鉴定出的miRNA进行了差异表达分析,并对这些miRNA的靶基因进行了GO注释和KEGG通路富集分析。【结果】在携带线虫的天牛表皮、脂肪体、中肠和气管样本中分别鉴定出780、802、617和762个miRNA;在未携带松材线虫的天牛的不同组织样本中分别鉴定出784、723、713和837个miRNA。在携带松材线虫的松墨天牛中,某些已知miRNA表达量会显著升高,如miR-14、miR279和miR-312等。差异表达miRNA的功能大多指向代谢、免疫等方面。【结论】miRNA在松墨天牛和松材线虫互作中起着重要的调控作用。     

松墨天牛的全球潜在分布区分析

松墨天牛MonochamusalternatusHope分布在亚洲东部,是松材线虫Bursaphelenchusxylophilus(SteinerandBuhrer)在亚洲最有效的昆虫媒介,同时也是重要的蛀干害虫。利用CLIMEX模型分析松墨天牛分布区的气候限制因子,并在全球范围预测它的潜在分布区。模型分析结果表明,温度和降水是松墨天牛分布区的主要气候限制因子。温度在30°N以北地区和30°S以南地区主要表现为冷胁迫,在非洲中部、南亚和澳大利亚北部表现为热胁迫。有效积温不足可能是限制松墨天牛向北扩散的主要原因。降水在中国西北地区、非洲中北部、澳大利亚中部和西部与美国西部主要表现为干胁迫。降水量对分布区范围影响不大。预测结果表明,松墨天牛的全球潜在分布区远远大于实际分布范围。松墨天牛在东半球的潜在分布区包括亚洲东部和南部地区、地中海沿岸、非洲的中部和南部以及澳大利亚的东部和南部,在亚洲热带的潜在分布区1年3代,地中海地区1年1代,非洲1年2～3代,在澳大利亚主要1年1代。松墨天牛在西半球的潜在分布区主要集中在美国南部和东部沿海地区,中美洲以及南美洲的广大地区,美国主要1年1代,中美洲1年2～3代,南美洲主要1年2代。