黑腹果蝇先天免疫研究进展

先天免疫是昆虫适应复杂环境的关键,也是新型害虫防治的重要研究方向。昆虫通过模式识别受体识别环境中不同的病原物,激活先天免疫系统以清除病原物。昆虫的先天免疫系统主要包括体液免疫与细胞免疫,体液免疫包括免疫信号通路诱导产生抗菌肽、活性氧以及黑化作用等,细胞免疫包括血细胞的吞噬、包囊和凝结。本文将重点总结黑腹果蝇Drosophila melanogaster在模式识别受体、免疫信号通路和细胞免疫相关方面的研究进展,为进一步研究其他经济昆虫与农业害虫的免疫机制,提高生产经济效益提供参考。     

果蝇抗微生物肽基因的免疫诱导模式

果蝇作为一种模式昆虫,为研究昆虫和人类的先天免疫发挥了重要作用。目前对果蝇体内免疫诱导产生的抗微生物肽多基因家族在分子进化、抗菌功能的分子特征和免疫诱导表达的信号传递机制等方面的研究进展,进一步加深了人们对昆虫乃至其他动物和人类先天免疫模式的认识,为研究其他昆虫特别是作为主要农林害虫的鳞翅目昆虫的先天免疫机制发挥了重要作用。本文集中对黑腹果蝇Drosophila melanogaster抗微生物肽及其免疫模式的研究结果和最新进展进行了介绍,其中包括作者近几年的研究结果。     

昆虫体外共生菌研究进展

昆虫体外共生菌是指能在体外与宿主发生互利共生关系的微生物。体外共生菌虽然不如肠道微生物那样普遍存在于昆虫中,但也在宿主生长发育过程中扮演着重要的角色。昆虫体外共生菌一般寄生于昆虫体表或体内特异器官(如储菌器),在特定时期转移到植物组织中。体外共生菌产生的挥发物能作为宿主定位寄主植物的信号物质,能为宿主提供生长发育所需的营养物质,还参与了宿主体外免疫。对昆虫体外共生菌的研究,不仅能进一步揭示昆虫与微生物之间的互作关系,丰富昆虫共生菌的研究,还能从共生菌的角度探索害虫引诱剂和昆虫免疫豁免机制。本文对昆虫体外共生菌寄生方式、传播途径、对宿主的影响等研究成果进行了综述,旨在为害虫综合防控提供新思路。     

基因组学时代害虫治理的研究进展及前景

随着DNA测序技术的不断更新和生物信息学的快速发展,昆虫基因组学的研究与日俱增,提高了人们对种群遗传学和进化生态学的理解和认识,促进了对重要农业害虫的适应性和致害机理的研究,为安全、有效、可持续地开展害虫综合治理提供了新思路和新手段。近两年来,全球发布的昆虫基因组数量每年可达30个。在遗传学、生态学和进化论等生命科学基本原理和方法的指导下,基因组学的研究为揭示害虫遗传变异的内在机制、生态适应性策略和种群变动规律提供了重要的数据和信息资源,同时催生了一系列害虫治理新技术和新方法的研发与应用。为了进一步促进和加强基因组时代的害虫治理研究,拓展该领域研究的广度与深度,本文就昆虫基因组的研究,昆虫与植物协同进化模式及其互作机理,昆虫免疫和抗药性分子机制,以及害虫防治新技术等方面进行了综述,旨在为了解基因组时代害虫治理的研究进展及前景提供参考,对进一步改进害虫生态控制的策略和措施也具有指导意义。     

象甲科昆虫转录组研究进展

转录组是细胞在特定发育阶段或生理条件下的全部转录本及其数量总和,并能揭示特定状态下的基因表达模式及分子机理。象甲科昆虫拥有动物界中最多的物种种类,该科许多昆虫也是我国粮食仓储和农林产业上的重大害虫。通过研究象甲科昆虫转录组,从分子水平揭示其生命过程中相关的基因及其功能,对寻找害虫防治的新方法具有重要意义。本文对象甲科昆虫转录组研究现状进行了浅析,涉及象甲科不同发育阶段基因差异、昆虫触角、与植物互作、防治、免疫机制、进化、基因沉默7个方面的分析,可在理论上丰富对象甲科昆虫遗传发育、免疫、潜在RNA干扰靶点筛选等方面的理解,并在此基础上提出了象甲科转录组今后的研究热点与应用前景,为害虫防控提供理论指导。     

植物源活性物质对昆虫生殖的干扰作用

昆虫的繁盛与其强大的生殖能力密切相关,而环境友好的植物源活性物质是可持续的害虫防治方法之一,能够通过多种作用机制影响昆虫的生殖发育。本文从昆虫生殖行为、生长发育、生殖细胞或器官、生殖地位与性比、共生微生物等方面,综述了植物源活性物质对昆虫生殖干扰机理的研究进展及相关的应用情况,以期为昆虫生殖发育干扰的进一步研究与害虫综合防控技术的研发提供参考。     

鳞翅目昆虫Hemolin蛋白的研究进展

鳞翅目(Lepidoptera)是昆虫纲的第二大目,属完全变态的昆虫。在此目昆虫的进化过程中独立进化出一种免疫球蛋白家族成员,即Hemolin蛋白。前人在Hemolin蛋白的研究上积累了大量的信息,但仍存在着许多问题,有些问题还存在着矛盾。Hemolin蛋白在鳞翅目昆虫免疫与发育过程中起着非常重要的作用,研究Hemolin蛋白对理解昆虫的免疫和发育有着重要的意义。文中主要对Hemolin蛋白、Hemolin蛋白的功能及其表达调控的信号通路等方面做了一些梳理和总结,并结合自己的研究提出了一些新的观点。     

寄生蜂调控寄主害虫免疫与发育机理的研究新进展

寄生蜂是重要且种类最为丰富的膜翅目昆虫类群之一,也是极具价值的害虫生物控制因子。寄生蜂携带有不同类型的活性因子,包括毒液、多分DNA病毒类病毒颗粒、卵巢蛋白、畸形细胞及幼虫分泌物等,用于调控寄主害虫的免疫反应、发育等重要生理过程,以确保成功寄生并确保其子代在寄主害虫体内(内寄生蜂)或体表(外寄生蜂)正常发育,最终可导致寄主害虫死亡,从而有效控制寄主害虫种群数量。目前已有诸多与寄生蜂调控寄主害虫内在机理相关的研究报道,该领域也已成为昆虫寄生学与生理学的研究热点之一。本文仅从寄生蜂寄生因子多样性、寄生蜂调控寄主害虫免疫及发育的机理等方面,对相关的最新研究进展作一概述。     

昆虫免疫致敏研究进展

通常认为昆虫缺少获得性免疫(acquired immunity)且完全依赖天然免疫系统(innate immune defense system)来应对病原微生物的感染。然而越来越多的研究表明,昆虫等无脊椎动物早期的病原菌感染经历能够增强后期遭遇病原感染时的免疫力,这种现象称为免疫致敏(immune priming)。类似于脊椎动物的获得性免疫,一些昆虫在致敏后可以展现出极大程度的特异性和记忆性,致敏保护效应甚至可以达到种或菌株水平的特异性,并且可以跨代传递。昆虫在体内缺乏获得性免疫分子元件的基础上,仍然可以实现免疫的记忆性和特异性,说明昆虫的天然免疫系统存在独特的机制来调控该过程。本文综述了昆虫免疫致敏和跨代传递的研究进展,探讨了昆虫免疫致敏发生的特定条件及影响因素,并对昆虫免疫致敏和跨代传递的潜在调控机理进行了阐述。此外,免疫致敏本身可能是耗能的过程,本文也从致敏可塑的角度探讨了致敏反应的适应性代价。最后,对昆虫免疫致敏未来的研究方向以及在害虫防治中的应用前景进行了展望。     

天敌昆虫控害机制与可持续利用

天敌昆虫是自然生态系统内抑制害虫种群的重要因子,利用天敌昆虫控制农业害虫是安全有效的害虫控制策略,也是未来害虫管理发展的方向.本文在系统总结国内外研究进展的基础上,提出害虫治理要从“被动应急控制”转变为内部助增的“主动促进自然调控”的新理念,创新多种天敌昆虫协同控制多种害虫的“网式协同调控”新途径,建立一个自我维持并可有效降低害虫种群水平的农业生态系统.未来的研究应针对“天敌昆虫调控害虫的内在机制”与“天敌昆虫在农业生态系统中持续发挥作用的生态学基础”等关键科学问题,从基因、个体、种群、群落和生态系统不同层次,重点开展:1)天敌昆虫寄生和捕食害虫的行为与适应机制;2)天敌昆虫大量繁育的营养与生殖生理基础;3)寄生性天敌昆虫与寄主互作的免疫机制;4)天敌昆虫协同控害的生态学机制;5)天敌昆虫可持续利用的生物防治新模式等方面的研究.     

昆虫天然免疫相关基因研究进展

在长期进化过程中,昆虫形成了强大的天然免疫防御系统,即体液免疫和细胞免疫。体液免疫主要包括Toll、IMD和JAK/STAT 3条信号通路,通过信号转导及免疫途径调控免疫相关基因的表达,诱导产生抗菌肽和其他效应分子。细胞免疫由血细胞介导,主要完成对病原物的包裹、吞噬和集结等。近年来,昆虫基因组学快速发展,通过生物信息学等方法从昆虫基因组数据中已鉴定到大量免疫相关基因,对这些基因的研究加深了人们对昆虫天然免疫分子机制的认识和理解。根据基因功能,免疫相关基因分为识别、信号转导、调制器、效应分子、黑化反应、RNA干扰和其他基因等7类,这些基因通过互作来调控体液免疫和细胞免疫。本文对昆虫免疫相关基因的分类、功能及家族进化等方面的研究成果进行总结,并对今后昆虫免疫的研究重点进行了展望,以期为昆虫免疫分子机制的研究及开发新的害虫防治策略提供依据。     

赤拟谷盗功能基因组学研究进展

赤拟谷盗Tribolium castaneum是一种重要的模式生物,在遗传、发育、生化与免疫等研究领域均取得了重要的研究进展。同时它也是一种危害极大的鞘翅目类储粮害虫,在世界各地都有分布,每年给储藏物造成了数十亿美元的经济损失。其全基因组测序的完成、遗传操作体系的构建及系统RNAi方法的应用都极大地促进了其功能基因组学的研究。本文综述了近年来赤拟谷盗基因组计划及功能基因组学的研究进展,拟为赤拟谷盗的生物学研究和防治奠定基础。     

昆虫共生微生物及其功能研究进展

昆虫体内共生微生物能够占到昆虫生物量的1％～10％,主要包括细菌、真菌、古菌和病毒.昆虫与共生微生物共进化形成共生体,共生微生物在昆虫生物学性状、多样性形成、生态适应性与抗逆性等多方面发挥着重要的作用.昆虫中的农作物害虫严重影响农业生产.本文对2000年以来农业害虫共生微生物的多样性、研究方法和功能机制、共生微生物之间...     

鳞翅目昆虫抗病毒免疫反应的研究进展

鳞翅目昆虫种类繁多,对农业生产和人类生活产生重大影响,宿主昆虫与病毒相互关系的研究对于利用病毒杀虫剂进行害虫治理和益虫病毒性疾病的预防具有重要意义.因此,鳞翅目昆虫与病毒的互作研究显得尤为重要,宿主昆虫的免疫系统在抗病毒感染过程中发挥着关键作用,对病毒产生不同程度的免疫反应.本文综述了昆虫围食膜和中肠对病毒入侵的防御作用,病毒进入体腔后昆虫所产生的细胞免疫和体液免疫反应,以及RNAi、细胞的自噬与凋亡、Toll、Imd、JAK-STAT和STING信号通路等相关的抗病毒免疫途径,并对昆虫抗病毒免疫研究的制约因素和未来鳞翅目昆虫抗病毒免疫的研究重点进行了讨论,以期为害虫的生物防治和益虫疾病的防控提供理论依据.     

Research progress on the immune mechanism of the silkworm Bombyx mori

The silkworm Bombyx mori L., representing an important economic insect and one of the best models for studying insect immunity, possesses an efficient and sophisticated innate immune system against invasive microorganisms. The innate immune system basically includes humoural immunity and cellular immunity. The humoural immunity, which functions via molecules including humoural factors, lysozymes, phenoloxidase, hemolin, lectins and, in particular, antimicrobial peptides, plays a central role in eliminating the invading pathogens. The cellular immunity is primarily carried out and mediated by plasmatocytes and granular cells of haemocytes in the haemolymph, usually followed by melanization. Additionally, apoptosis, a primary viral defence for insects lacking adaptive immunity, comprises an important part of the silkworm immune system. Currently, there is still the lack of a comprehensive and systematic understanding of the molecular mechanisms of silkworm immunity. We review the latest research progress on silkworm immune mechanisms, including phenoloxidase‐dependent melanization and apoptosis, which is conducive to improving our understanding of the silkworm immune mechanism, clarifying the relationship of various immune mechanisms, and also providing a theoretical basis and reference for the future research of insect immunity.     

昆虫miRNA研究进展

微小RNA(microRNA,miRNA)广泛存在于不同的生物体内,是一类长度为19～24 nt的内源性单链非编码小RNA,主要通过其种子区域与靶基因的开放阅读框(open reading frame,ORF)和3'非翻译区(untranslated region,UTR)进行结合,进而在转录后水平调控基因表达,miR...     

昆虫几丁质酶基因家族功能研究进展

昆虫几丁质酶的研究历史很长,研究内容也非常广泛;但仅局限于传统的方法研究某个昆虫单个基因的功能及应用。近年来,随着生物信息学和RNAi技术在生命科学研究工作中的广泛应用,在昆虫几丁质酶的研究方面也取得了较大进展。本文主要以生物信息学在几丁质酶家族基因鉴定和分类研究过程中的应用,以及利用RNAi技术分析几丁质酶不同家族成员在赤拟谷盗和褐飞虱两种昆虫生长发育中的功能比较分析,对全面认识昆虫几丁质酶基因家族功能和作用机理,并利用几丁质酶基因防治害虫奠定良好的基础。     

昆虫hemocytin蛋白研究进展

本课题组前期研究发现,绿僵菌素A与家蚕Bombyx mori的hemocytin蛋白互作,强烈抑制血淋巴免疫,预示hemocytin可能成为一种杀虫剂的新型作用靶标。因此,进一步了解hemocytin十分必要。Hemocytin是昆虫血淋巴免疫的重要因子,作为一种凝集素,介导血淋巴中的凝血、结节和囊胞化过程,防止表皮破损造成的血淋巴外溢和微生物入侵,并参与对已入侵病原的固定与清除。昆虫的hemocytin一般由3 000～4 000个氨基酸组成,是一个巨大的多结构域蛋白,含有多个重复排列的结构域,包括FA58C (coagulation factor 5 or 8 C-terminal), VWD (von Willebrand factor type D), TIL (trypsin inhibitor like cysteine rich), VWC (von Willebrand factor type C), CT (C-terminal cystine knot-like), C8 (8 conserved cysteine residues), ChtBD2 (chitin...