甲氧虫酰肼对不同抗性棉铃虫种群谷胱甘肽S-转移酶活性和基因表达量的影响

【目的】明确与谷胱甘肽S-转移酶（GST）相关联的棉铃虫 Helicoverpa armigera (Hübner)对甲氧虫酰肼的抗性分子机制, 更有效地开展棉铃虫抗药性的快速监测。【方法】用LC₄₀甲氧虫酰肼处理棉铃虫3龄初幼虫, 测定处理前、后抗性种群GST的活性及5种GST基因的表达量变化, 并比较一种Delta基因GSTd1的编码区序列。【结果】经测序、比对, 抗甲氧虫酰肼种群（R-methoxyfenozide）和同源对照种群（S-methoxyfenozide）GSTd1基因编码区序列相同, 表明其编码的酶结构没有发生改变。甲氧虫酰肼处理前, R-methoxyfenozide种群的GST比活力显著高于S-methoxyfenozide种群; 而药剂处理后, 两种群的GST比活力均降低, 但R-methoxyfenozide种群的活性可以快速回升。药剂处理前, R-methoxyfenozide种群的GST基因表达量显著高于S-methoxyfenozide种群。药剂处理对不同抗性种群GST基因表达量的影响差异较大。除了GSTs1, S-methoxyfenozide种群GST基因表达量均降低, 其中GSTd2和GSTe2可以缓慢回升。GSTs1表达量在36 h内没有明显变化, 但在48 h显著升高。R-methoxyfenozide种群的GST基因表达量均先降低, 然后迅速恢复, 除GSTe2基因外, R-methoxyfenozide种群的基因初始表达量和药剂处理后的最终表达量均显著高于S-methoxyfenozide种群。【结论】棉铃虫对甲氧虫酰肼的抗性与GST比活力增强有关, 而GST比活力的增强主要源于多个GST基因的过量表达。     

氯虫苯甲酰胺胁迫下小菜蛾ABCC1～ABCC5 mRNA的表达特征

【目的】为探讨小菜蛾Plutella xylostella ABC转运蛋白(ATP-binding cassette transporter)与氯虫苯甲酰胺代谢的关系【方法】采用实时荧光定量RT-PCR技术,测定了氯虫苯甲酰胺敏感和抗性小菜蛾及用LC50剂量的氯虫苯甲酰胺处理敏感种群不同时间后ABCC1~ABCC5 mRNA的表达量;并检测了其中过表达的ABCC3~ABCC5在小菜蛾不同发育阶段和4龄幼虫不同组织中的表达量。【结果】所检测的5个ABCC基因在氯虫苯甲酰胺抗性品系中均上调表达,最高为敏感品系的2倍;LC50的氯虫苯甲酰胺处理后ABCC3、ABCC4和ABCC5 mRNA的表达量分别上调2.16倍、2.81倍和1.85倍,ABCC1和ABCC2则分别下调为对照组的65.8%和37.2%。ABCC3的mRNA在幼虫期和雄性成虫中表达量显著高于其它时期;ABCC4的mRNA在各发育阶段表达量差异不大,其中在预蛹期最高;ABCC5的mRNA在3龄幼虫中表达量显著高于其它龄期。在4龄幼虫各组织中,ABCC3、ABCC4和ABCC5在中肠中的表达量均显著高于其它组织。【结论】小菜蛾ABCC3、ABCC4和ABCC5可能在其对氯虫苯甲酰胺的代谢中起作用,该研究结果为进一步探究小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的抗性与ABCC1~ABCC5的关系奠定了基础。     

菜粉蝶热激蛋白70(HSP70)基因的分子特性及其对杀虫剂胁迫的响应

【目的】明确菜粉蝶Pieris rapae热激蛋白70(HSP70)基因的分子特性及其对杀虫剂胁迫的响应,为探索菜粉蝶HSP70基因在抵御杀虫剂胁迫中的功能提供前期基础。【方法】利用同源检索方法,从菜粉蝶转录组数据中鉴定HSP70基因;使用生物信息学方法分析HSP70基因的分子特性;采用实时荧光定量PCR技术分析HSP70基因在菜粉蝶不同发育阶段(2-5龄幼虫、蛹和雌雄成虫)、4龄幼虫不同组织(中肠、马氏管、脂肪体和体壁)以及LD₂₀剂量高效氯氟氰菊酯(0.12 ng/μL)和氯虫苯甲酰胺(1.04 ng/μL)胁迫下4龄幼虫体内的表达谱。【结果】从菜粉蝶转录组中鉴定了3个HSP70基因(PrHsp70-1, PrHsp70-2和PrHsp70-3) (GenBank登录号分别为MW691114, MW691115和MW691116),它们分别编码628, 630和653个氨基酸,分子量分别为68.7, 69.2和71.7 kD。生物信息学分析结果表明,3个PrHSP70蛋白均为胞质蛋白,且均含有HSP70家族的特征序列。PrHsp70-1和PrHsp70-2无内含子,而PrHsp70-3含有1个内含子。随着幼虫龄期的增加,PrHsp70-1和PrHsp70-2的表达量也不断上调,但在蛹期和成虫期下调;PrHsp70-3在供试的不同发育阶段样本中的表达量无显著差异。PrHsp70-1高量表达于幼虫脂肪体,PrHsp70-2高量表达于幼虫中肠,PrHsp70-3在幼虫体壁和脂肪体中表达量均较高。LD₂₀剂量高效氯氟氰菊酯和氯虫苯甲酰胺均能诱导3个PrHsp70基因显著上调表达,但不同基因的响应速度有差异;此外,LD₂₀剂量高效氯氟氰菊酯处理24 h后,PrHsp70-3显著下调表达。【结论】PrHsp70基因可能在菜粉蝶生长发育以及抵御杀虫剂胁迫中均有重要作用。     

低致死剂量氯虫苯甲酰胺对沟金针虫食物利用和相关生理生化指标的剂量和时间效应

【目的】明确氯虫苯甲酰胺对沟金针虫Pleonomus canaliculatus亚致死效应的生理生化机制,阐明氯虫苯甲酰胺低致死剂量对沟金针虫食物利用、能量物质含量以及体内消化酶、保护酶和解毒酶活力的影响。【方法】室内采用土壤混药法测定氯虫苯甲酰胺对沟金针虫3龄幼虫毒力,并测定了氯虫苯甲酰胺LC₁₀, LC₂₅和LC₄₀低致死剂量对沟金针虫3龄幼虫营养指标和体内能量物质含量的影响;采用酶动力学法检测了氯虫苯甲酰胺低致死剂量处理1, 6, 12, 24, 48和72 h后沟金针虫3龄幼虫体内消化酶(蛋白酶、α-淀粉酶、脂肪酶、海藻糖酶)、保护酶(CAT, POD和SOD)以及解毒酶(CarE, MFO和GST)活力的动态变化。【结果】氯虫苯甲酰胺对沟金针虫3龄幼虫有较高毒力,其LC₅₀值为1.2397 mg/kg。LC₁₀和LC₄₀剂量氯虫苯甲酰胺处理沟金针虫3龄幼虫后,平均相对生长率(MRGR)和近似消化率(AD)显著降低,严重干扰其对食物的利用;LC₁₀, LC₂₅和LC₄₀剂量处理后沟金针虫3龄幼虫体内主要的能量物质(蛋白质、脂质、碳水化合物、海藻糖)含量和消化酶活力均明显降低,而解毒酶和保护酶活力显著增加,最终延缓其生长发育。【结论】氯虫苯甲酰胺对沟金针虫幼虫具有很高的杀虫活性,低致死剂量氯虫苯甲酰胺处理沟金针虫幼虫后,通过抑制消化酶活性,使其对食物的利用能力降低和生长发育延缓,以及诱导解毒酶和保护酶活性来阻止外界毒物侵害。研究结果为阐明氯虫苯甲酰胺对沟金针虫的亚致死效应机制及作用机理提供了一定的理论基础。     

致倦库蚊GSTe1和CYP9J40的时空表达特点

【目的】细胞色素P450单加氧酶(P450)和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)是生物降解外源有毒物质的重要解毒酶家族,在昆虫适应杀虫剂选择的过程中发挥重要的作用。以往在致倦库蚊Culex pipiens quinquefasciatus对硫磷抗性研究中,发现了一个Epsilon GST基因(GSTe1)和一个P450 CYP9家族基因(CYP9J40)在抗性品系中高表达。研究它们在蚊虫中的时空表达模式对理解它们的生物学功能有重要意义。【方法】本研究利用实时定量PCR和原位杂交的方法探讨了这两个解毒酶基因在蚊虫中的时空表达。【结果】定量PCR显示GSTe1和CYP9J40在对硫磷抗性蚊虫中的转录水平分别是敏感蚊虫的4.2倍和1.9倍,它们在蚊虫整个生活周期的表达模式相似,均为幼虫期表达量相对较低,从蛹期开始表达量显著升高,到成虫期雌虫达到顶峰,而雄虫与幼虫期表达量相当。原位杂交结果表明这两个基因在肌肉、消化道和卵巢中都有表达,且CYP9J40的表达更广泛,在脑和胸部神经节也有明显表达。【结论】基因表达的发育阶段特异性和广泛的组织分布说明GSTe1和CYP9J40除了参与蚊虫对杀虫剂的抗性,还可能具有其它生理功能,如对雌虫发育有重要的影响。     

氯虫苯甲酰胺诱导甜菜夜蛾细胞色素P450基因上调表达

【目的】明确氯虫苯甲酰胺对甜菜夜蛾Spodoptera exigua (Hübner)细胞色素P450基因的诱导表达作用。【方法】采用O-脱乙基香豆素法研究了低剂量氯虫苯甲酰胺处理对甜菜夜蛾幼虫中肠P450s酶活性的影响,应用Real-time PCR方法测定了其对P450基因(CYP9A9, CYP4G37,CYP4S11和CYP6B)和NADPH细胞色素P450还原酶基因(HQ852049)表达的影响。【结果】氯虫苯甲酰胺对甜菜夜蛾P450酶及相关基因的诱导作用均表现出时间效应和剂量效应,。甜菜夜蛾4龄幼虫取食0.02 mg/kg氯虫苯甲酰胺饲料至5龄, 在蜕皮后6-36 h内, 其P450s酶活性增加为对照组的1.90~2.92倍, 诱导效应高于0.01 mg/kg氯虫苯甲酰胺处理组（其P450s酶活性为对照组的1.11~1.62倍）。同时, 0.02 mg/kg氯虫苯甲酰胺处理组甜菜夜蛾中肠P450基因CYP9A9, CYP4G37和CYP6B mRNA的相对表达量分别上升为对照组的1.97~3.95, 2.46~4.29及1.53~4.48倍, NADPH细胞色素P450还原酶基因 HQ852049 的相对表达量亦增加为对照的1.85~4.08倍。【结论】结果提示,氯虫苯甲酰胺可能通过诱导3种P450基因及细胞色素P450还原酶基因 HQ852049 基因mRNA的上调表达而增强了甜菜夜蛾幼虫中肠P450s酶活性。     

Sli-miR-34-5p响应植物次生物质正调控斜纹夜蛾谷胱甘肽S-转移酶基因SlGSTe1的表达

【目的】昆虫解毒酶系统是昆虫适应植物次生物质的主要机制,研究调控解毒酶基因表达的mi RNA将发现可用于害虫防治的靶标分子。本研究旨在探究Sli-miR-34-5p对斜纹夜蛾Spodopteralitura中应对植物次生物质的解毒酶谷胱甘肽S-转移酶(GST)基因的调控作用。【方法】通过实时荧光定量PCR检测Sli-miR-34-5p在斜纹夜蛾5龄第1天幼虫进食芥菜Brassica juncea后中肠中的表达;在斜纹夜蛾5龄第1天幼虫体内及细胞株中超表达Sli-miR-34-5p模拟体类似物(mimics)或抑制剂(inhibitors),采用实时荧光定量PCR和Western blot分析Sli-miR-34-5p已知或推测的靶基因的表达变化;利用双荧光素酶报告系统验证Sli-miR-34-5p对靶标基因的表达调控作用;采用生物信息学方法预测Sli-miR-34-5p可能的靶基因,以了解其可能的作用机理。【结果】结果表明,Sli-mi R-34-5p在斜纹夜蛾5龄第1天幼虫进食芥菜24和48 h时的中肠中表达显著上调。在斜纹夜蛾5龄第1天幼虫血淋巴中超表达Sli-miR-34-5p mimic,进食芥菜的斜纹夜蛾中SlGSTe1转录上调;反之,超表达Sli-miR-34-5p inhibitor,SlGSTE1蛋白水平显著下调。在斜纹夜蛾Spli-221细胞株中添加芥菜次生物质吲哚-3-甲醇(I3C),Sli-miR-34-5p和SlGSTe1的表达量均呈现上调的趋势;此外,在细胞中转染Sli-miR-34-5p mimic,SlGSTe1的表达水平明显上调。然而,生物信息学预测和双荧光素酶报告系统检测结果显示,Sli-miR-34-5p并不直接作用于靶基因Sl GSTe1。【结论】研究结果提示Sli-miR-34-5p通过促进斜纹夜蛾谷胱甘肽S-转移酶基因Sl GSTe1的表达而参与斜纹夜蛾应对植物次生物质的胁迫。     

六种杀虫剂对棉铃虫的毒力效果比较

【目的】比较新型杀虫剂对棉铃虫Helicoverpa armigera田间种群的毒力效果,从中筛选出高效农药种类,为当前棉铃虫防治中合理用药提供参考。【方法】在室内采用点滴法,测定了甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(甲维盐)、氯虫苯甲酰胺、溴氰虫酰胺、茚虫威、溴虫腈、甲维·茚虫威对4个地理种群棉铃虫3龄幼虫的毒力效果;并比较了甲维盐、氯虫苯甲酰胺对2-5龄幼虫的毒力作用。【结果】6种杀虫剂对3龄幼虫的毒力效果从高到低的顺序依次为:氯虫苯甲酰胺甲维盐甲维·茚虫威溴氰虫酰胺茚虫威溴虫腈;不同地理种群对茚虫威的敏感性差异最大,其次依次为甲维·茚虫威、氯虫苯甲酰胺、溴氰虫酰胺、甲维盐和溴虫腈。甲维盐、氯虫苯甲酰胺对2-4龄幼虫均具有较好毒杀效果,但氯虫苯甲酰胺对5龄幼虫的毒效明显优于甲维盐。【结论】氯虫苯甲酰胺和甲维盐是当前防治棉铃虫的首选农药,且氯虫苯甲酰胺对高龄幼虫毒杀效果较好。     

草地贪夜蛾取食Cry1Ab和Cry1Fa蛋白后中肠转录组及ABC基因表达分析

【目的】为揭示草地贪夜蛾Spodoptera furgiperda幼虫取食Bt蛋白后与中肠上相关ATP结合盒转运子(ATP-binding cassette transporter, ABC)蛋白基因的表达量变化的关系。【方法】分别使用含活化晶体蛋白Cry1Ab (LC₇₀=240.2 μg/g)和Cry1Fa (LC₇₀=270.0 μg/g)蛋白的人工饲料饲喂草地贪夜蛾4龄幼虫48 h,利用高通量测序对中肠进行转录组测序并进行生物信息学分析,筛选处理后差异表达基因;利用RT-qPCR验证差异表达ABC基因的表达量。【结果】与饲喂正常人工饲料的对照相比,饲喂含240.2 μg/g Cry1Ab和270.0 μg/g Cry1Fa的人工饲料后草地贪夜蛾4龄幼虫中肠转录组中分别检测到1 305和1 202个差异表达基因。Cry1Ab和Cry1Fa处理组与对照组之间分别有994和912个差异表达基因被GO功能注释到生物学过程、分子功能和细胞组分三大类。在最终筛选到的9个差异表达的ABC家族基因中,Cry1Ab处理组与对照组之间有4个差异表达ABC基因,3个上调,1个下调; Cry1Fa处理组与对照组之间有5个差异表达ABC基因,2个上调,3个下调;Cry1Ab和Cry1Fa处理组与对照组之间有2个ABC基因(LOC118267200和LOC118267201)表达量均显著上调。RT-qPCR验证结果表明,与对照组相比,Cry1Ab处理组有3个ABC基因表达量极显著上调,2个ABC基因表达量下调;Cry1Fa处理组有5个ABC基因表达量上调,1个ABC基因表达量下调。【结论】Cry1Ab和Cry1Fa蛋白的摄入可以影响草地贪夜蛾幼虫中肠一些ABC家族基因的表达量变化,这些基因的表达量变化与昆虫抗性产生有关。经比对后发现,ABCC家族与ABCG8基因表达量变化显著。本研究为下一步明确草地贪夜蛾体内ABC转运蛋白在Bt蛋白杀虫机制中的作用,以及合理使用Bt蛋白防治草地贪夜蛾及延缓抗性提供了理论依据。     

三种杀虫剂亚致死剂量对草地贪夜蛾细胞色素P450基因表达的影响

【目的】为明确杀虫剂亚致死剂量对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda细胞色素P450基因表达的影响。【方法】本研究采用叶片浸渍法测定了3种杀虫剂[氯虫苯甲酰胺、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和苏云金杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)]对草地贪夜蛾2龄幼虫的毒力,以及通过实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR, RT-qPCR)技术测定了这3种杀虫剂亚致死剂量(LC_(10))处理后48 h时草地贪夜蛾2龄幼虫16个P450基因的表达量。【结果】氯虫苯甲酰胺、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和Bt对草地贪夜蛾2龄幼虫的LC_(10)值分别为0.931, 0.283和1 089.688 mg/L。2龄幼虫受LC_(10)氯虫苯甲酰胺胁迫后,13个P450基因(CYP4G75,CYP6AB12,CYP6B50,CYP321A7,CY321A8,CYP321A9,CYP321A10,CYP321B1,CYP337B5,CYP9A59,CYP9A58,CYP6AE44及CYP6AE43)表达上调,其中CYP6AE44表达量为对照的34.60倍;2龄幼虫受LC_(10)甲维盐胁迫后,11个P450基因(CYP4G75,CYP6AB12,CYP321A7,CY321A8,CYP321A9,CYP321A10,CYP321B1,CYP337B5,CYP9A58,CYP6AE44及CYP6AE43)表达上调,其中CYP321B1表达量为对照的28.70倍;2龄幼虫受LC_(10)Bt胁迫后,11个P450基因(CYP4G75,CYP6AB12,CYP6AN4,CYP321A7,CY321A8,CYP321A9,CYP321A10,CYP321B1,CYP337B5,CYP6AE44及CYP6AE43)表达上调,其中CYP6AE44表达量为对照的40.80倍。【结论】草地贪夜蛾2龄幼虫的多个P450基因受这3种杀虫剂亚致死剂量处理后表达上调,其中CYP4G75,CYP6AB12,CYP321A7,CY321A8,CYP321A9,CYP321A10,CYP321B1,CYP321B5,CYP6AE44及CYP6AE43均能被这3种杀虫剂诱导表达。     

二化螟CsCncC和CsKeap1基因的克隆与mRNA表达分析

核因子E2相关因子2(Nrf2)-Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白-1(Keap1)信号通路可调控抗氧化酶和代谢酶基因的表达,在机体适应氧化和化学胁迫过程中具有重要作用,克隆二化螟Chilo suppressalis CsCncC和CsKeap1基因可为研究二化螟的代谢抗性机制奠定基础.本研究采用RT-PCR和RACE技术克隆了二化螟CsCncC和CsKeap1基因全长cDNA,利用生物信息学方法对其结构特征进行了分析,并利用实时定量PCR检测了基因表达模式.结果表明,CsCncC包含一个长度为2160 bp的开放阅读框,编码719个氨基酸;CsKeap1包含一个长度为1923 bp的开放阅读框,编码640个氨基酸.序列分析发现,CsCncC和CsKeap1都具有保守性结构域和特征性基序.表达分析发现,CsCncC和CsKeap1分别在蛹末期和成虫初期表达水平最高,CsCncC在中肠和马氏管中的表达水平最高,CsKeap1在脂肪体中的表达水平最高.进一步研究发现,在0.47 mg/L氯虫苯甲酰胺处理36 h后,二化螟3龄幼虫的CsCncC和CsKeap1的表达量显著上调,但在0.092 mg/L处理36 h后CsCncC无明显变化,CsKeap1的表达量显著下调,表明诱导效应具有剂量依赖性.本文研究结果表明,CsCncC和CsKeap1参与的信号通路在二化螟适应化学胁迫过程中具有重要作用.     

新疆和云南番茄潜叶蛾种群对六种杀虫剂的敏感性及其与解毒酶活性的关系

【目的】番茄潜叶蛾Tuta absoluta 是新入侵我国的对番茄具有毁灭性危害的入侵害虫,目前入侵我国的番茄潜叶蛾种群对杀虫剂的抗性尚无报道。本研究旨在明确新疆和云南番茄潜叶蛾田间种群对6种常用杀虫剂的敏感性及其与解毒酶活性的关系。【方法】采用浸叶法测定6种常用杀虫剂对番茄潜叶蛾新疆和云南种群2龄幼虫的室内毒力。通过对2龄幼虫的生物测定确定3种增效剂［CYP450抑制剂胡椒基丁醚(PBO)、酯酶抑制剂磷酸三苯酯(TPP)和GST抑制剂丁烯二酸二乙酯(DEM)］对氯虫苯甲酰胺的增效作用。采用酶活性分析测定室内敏感种群和田间抗性种群(新疆种群) 2龄幼虫体内解毒酶［细胞色素P450酶(CYP450)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)和羧酸酯酶(CarE)］活性,以确定杀虫剂抗性与解毒酶活性的关系。【结果】番茄潜叶蛾云南种群对6种杀虫剂的敏感性由高到低依次为甲维盐、溴虫腈、多杀菌素、茚虫威、氯虫苯甲酰胺和高效氯氰菊酯。新疆种群对6种杀虫剂的敏感性由高到低依次为甲维盐、溴虫腈、氯虫苯甲酰胺、多杀菌素、茚虫威和高效氯氰菊酯。与室内敏感种群相比,云南和新疆种群对氯虫苯甲酰胺的抗性水平最高,抗性倍数分别为212.7和169.3倍。生物测定结果表明,3种增效剂PBO, TPP和DEM均对氯虫苯甲酰胺无明显增效作用。酶活性测定结果表明,番茄潜叶蛾室内敏感种群和田间抗性种群之间2龄幼虫中CYP450, GST和CarE活性无显著差异。【结论】番茄潜叶蛾新疆和云南种群对测试的6种杀虫剂产生不同程度的抗性,对氯虫苯甲酰胺的抗性最高,番茄潜叶蛾对杀虫剂的抗性与解毒酶活性无关。本研究的结果对番茄潜叶蛾的田间防治和杀虫剂抗性治理具有指导意义。     

乙基多杀菌素对草地贪夜蛾幼虫的毒力及对其解毒酶和乙酰胆碱酯酶活性的影响

【目的】为了研究乙基多杀菌素对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda幼虫的毒力及作用机制。【方法】以氯虫苯甲酰胺为对照,采用表面涂抹法测定了乙基多杀菌素对草地贪夜蛾2, 3和4龄幼虫的LC_(50)和LC_(90)。采用酶联免疫吸附法(ELISA),测定不同浓度乙基多杀菌素(0.127, 0.183, 0.250, 0.400和0.572 mg/L)处理48 h后草地贪夜蛾3龄幼虫体内多功能氧化酶(MFO)、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)、羧酸酯酶(CarE)以及乙酰胆碱酯酶(AchE)的活性。【结果】与氯虫苯甲酰胺相比,乙基多杀菌素对草地贪夜蛾幼虫具有更高的毒力,处理48 h后对2, 3和4龄幼虫的LC_(50)值分别为0.21, 0.34和0.59 mg/L, LC_(90)值分别为0.59, 0.75和2.01 mg/L。经过乙基多杀菌素处理后,草地贪夜蛾3龄幼虫体内MFO和AchE活性均表现随着浓度的增加而显著增加,二者均在0.572 mg/L处理时活性最高,分别为52.23和23.98 U/mg pro; CarE活性在低浓度乙基多杀菌素处理(0.127和0.183 mg/L)下相对于溶剂对照(0.1%Tween-80)无显著变化,随着浓度增加至0.400与0.572 mg/L时,其活性显著增加; GST活性表现为随着乙基多杀菌素浓度增加而增加的特点,当处理浓度为0.400与0.572 mg/L时,其活性无显著性差异。【结论】乙基多杀菌素对草地贪夜蛾幼虫的杀虫效果优于氯虫苯甲酰胺,尤其对4龄幼虫效果最为明显;在不同浓度的乙基多杀菌素处理条件下,草地贪夜蛾幼虫体内的CarE, MFO和AchE活性有所增高。     

核受体因子FTZ-F1在斜纹夜蛾响应虫螨腈及辛硫磷胁迫中的作用机制

【目的】本研究旨在揭示昆虫蜕皮激素信号通路上的关键核受体因子FTZ-F1在斜纹夜蛾Spodoptera litura响应虫螨腈和辛硫磷胁迫中的作用机制。【方法】使用生物信息学方法鉴定斜纹夜蛾FTZ-F1基因,并进行序列比对及系统发育树构建;将LC₃₀浓度辛硫磷和虫螨腈浸叶处理的桑叶分别喂食斜纹夜蛾3龄幼虫,并分别收集取食药叶后1, 12, 24, 36和48 h时存活的幼虫,使用qRT-PCR技术检测幼虫体内SlFTZ-F1的表达水平;使用RNAi技术沉默SlFTZ-F1基因,并使用qRT-PCR技术检测注射dsRNA后SlFTZ-F1的表达水平;将LC₃₀浓度虫螨腈和辛硫磷浸叶处理的桑叶分别喂食沉默了SlFTZ-F1的斜纹夜蛾3龄幼虫,喂食后24和48 h统计斜纹夜蛾幼虫死亡率;选取8个斜纹夜蛾谷胱甘肽S-转移酶(SlGST)基因,使用qRT-PCR技术检测沉默了SlFTZ-F1基因的斜纹夜蛾幼虫这些SlGST基因的表达水平。【结果】斜纹夜蛾SlFTZ-F1开放阅读框长1 665 bp,编码555个氨基酸,等电点为6.39,理论分子量61.77 kD,SlFTZ-F1具有DNA结合域、FTZ-F1 box及配体结合域;系统发育分析表明,SlFTZ-F1与草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的SfFTZ-F1聚为一个亚分支。与ddH₂O处理的对照相比,LC₃₀浓度虫螨腈处理后1, 24和36 h以及LC₃₀浓度辛硫磷处理后24和36 h,斜纹夜蛾3龄幼虫SlFTZ-F1的表达量均显著上调。与注射dsGFP的对照组相比,斜纹夜蛾幼虫在注射dsSlFTZ-F1后48 h SlFTZ-F1基因的表达量显著下降;分别将LC₃₀浓度虫螨腈和辛硫磷处理的桑叶喂食沉默了SlFTZ-F1的斜纹夜蛾3龄幼虫,48 h时与对照组相比斜纹夜蛾幼虫死亡率分别显著升高22%和28%;沉默SlFTZ-F1的斜纹夜蛾幼虫8个SlGST基因的表达量均显著下降。【结论】虫螨腈及辛硫磷显著诱导斜纹夜蛾幼虫SlFTZ-F1基因表达,沉默SlFTZ-F1后斜纹夜蛾幼虫对虫螨腈和辛硫磷的敏感性显著升高,解毒酶SlGST基因的表达受到显著抑制,说明发育相关的转录因子FTZ-F1在斜纹夜蛾响应常用杀虫剂胁迫中发挥了重要作用。     

亚致死剂量茚虫威和氯虫苯甲酰胺对水稻螟虫营养指标的影响

水稻钻蛀性害虫主要包括二化螟Chilo suppressalis和大螟Sesamia inferens。目前,对于二化螟和大螟的防治仍主要采用化学药剂。但是,在杀虫药剂的胁迫下,部分螟虫会接触到低剂量的杀虫药剂,导致部分个体产生亚致死效应。为明确亚致死剂量茚虫威和氯虫苯甲酰胺是否对水稻螟虫取食有刺激作用,本实验通过稻苗浸渍法测定这两种农药对水稻螟虫的毒力,确定亚致死剂量LC_(10)和LC_(25),在此基础上分析了两种药剂亚致死剂量对螟虫取食水稻3 d后营养指标的影响。结果表明,茚虫威对二化螟和大螟的LC_(10)分别为5.420、4.707 mg/L;LC_(25)分别为10.246、8.462 mg/L。氯虫苯甲酰胺对二化螟和大螟的LC_(10)分别为7.601、5.517 mg/L;LC_(25)分别为14.361、10.981 mg/L。生长发育和营养指标测定发现,亚致死剂量茚虫威处理二化螟幼虫后,除YLC_(10)处理组的近似消耗率(AD)显著高于对照组外,其余指标与对照组比均无显著差异。亚致死剂量氯虫苯甲酰胺处理二化螟幼虫后,除LLC_(25)处理组的体重增加量与对照组无显著差异外,其他处理组食物消耗量和体重增加量均显著上升;除LLC_(25)组的粗生长率(ECI)与对照组无显著差异外,其他处理组近似消耗率和ECI均显著下降。LLC_(10)处理组二化螟幼虫的相对消耗速率(RCR)显著高于对照组。亚致死剂量茚虫威和氯虫苯甲酰胺处理大螟幼虫后,体重增加量显著高于对照组;茚虫威YLC_(10)和氯虫苯甲酰胺LLC_(25)处理组的相对生长速率(RGR)、相对消耗速率(RCR)显著高于对照组。对比各组干物质积累曲线,我们发现除氯虫苯甲酰胺LLC_(10)处理组外,其余处理组的二化螟幼虫干/鲜比大于对照组,说明这些处理组幼虫取食水稻后干物质积累比对照组快;除茚虫威LC_(25)处理组外,其余处理组的大螟幼虫取食水稻后干物质积累比对照组快。研究结果初步证明了亚致死剂量(LC_(10)、LC_(25))茚虫威和氯虫苯甲酰胺对水稻螟虫取食、营养、消耗等指标存在一定影响,某种程度上能够刺激水稻螟虫的取食和生长发育。     

LncRNA63及其共表达基因Hr3在家蚕中的表达和功能分析

【目的】本研究旨在通过对一个新的长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)及其共表达基因在家蚕Bombyx mori中的表达和功能进行分析,进一步阐明lncRNA在调控家蚕变态发育中的分子机制。【方法】基于前期家蚕脂肪体转录组测序数据,我们发现在蜕皮激素20E(2 μg/μL)处理5龄幼虫早期的脂肪体中lncRNA63表达显著上调,家蚕激素受体基因Hr3与之共表达。利用qRT-PCR对lncRNA63和Hr3在家蚕不同发育时期(4-5龄幼虫、蛹和成虫)、5龄幼虫不同组织(头、体壁、血淋巴、中肠、马氏管、脂肪体、丝腺、精巢和卵巢)和2 μg/μL 20E处理2, 6, 12和24 h后5龄幼虫脂肪体中的表达谱进行分析;采用核质分离检测和原位杂交技术检测lncRNA63在家蚕BmN细胞中的定位;利用dsRNA干涉家蚕5龄幼虫个体中lncRNA63的表达,并利用qRT-PCR检测RNA干涉lncRNA63对头、丝腺、脂肪体和体壁中Hr3表达的影响。【结果】qRT-PCR结果表明,lncRNA63和Hr3在家蚕羽化前的蛹末期有一个表达高峰;二者在家蚕5龄幼虫头、体壁和丝腺中都有较高表达;lncRNA63和Hr3在2 μg/μL 20E处理2, 6和12 h的家蚕5龄幼虫脂肪体中较对照组(无水乙醇处理组)都显著上调,24 h下降到与对照组相当水平,二者的表达趋势完全一致。LncRNA63主要定位于BmN细胞核,但20E可诱导lncRNA63的核质迁移。利用dsRNA干涉lncRNA63表达后,Hr3的表达显著下调。【结论】20E不仅可调控lncRNA63的表达,还可诱导lncRNA63的核质迁移;lncRNA63可通过调控共表达基因Hr3的表达参与家蚕的变态发育过程。     

小菜蛾U6 snRNA基因的克隆及作为miRNA定量表达分析内参基因的评价

【目的】克隆小菜蛾Plutella xylostella (L.)小分子非编码RNA U6的cDNA序列,并评价其是否适合作为定量检测小菜蛾microRNA (miRNA)表达量的内参基因。【方法】本研究采用RT-PCR 克隆获得了小菜蛾4龄幼虫核小RNA(small nuclear RNA, snRNA) U6的cDNA序列,并用定量PCR法检测了U6及8种miRNAs在小菜蛾不同发育阶段及不同杀虫药剂处理后的表达稳定性。【结果】小菜蛾U6的cDNA序列全长 94 bp,与其他昆虫U6的核苷酸序列一致性达98.9%。用geNorm和RefFinder软件分析荧光定量PCR结果表明,U6在小菜蛾卵、1-4龄幼虫、蛹和成虫7个不同发育阶段表达稳定;用马拉硫磷、毒死蜱、辛硫磷、灭多威、呋喃虫酰肼、高效氯氰菊酯、氯虫苯甲酰胺、溴虫腈和Bt 9种不同作用机理的杀虫药剂处理3龄末幼虫48 h,对U6的表达水平无显著影响。【结论】小菜蛾U6表达水平不受不同发育阶段和不同杀虫药剂处理的影响,符合作为内参基因的基本特点,可作为定量PCR法评价小菜蛾miRNA或其他非编码小分子RNA表达水平的内参基因。研究结果为小菜蛾miRNA表达水平的准确定量奠定了基础。     

扩散型与繁殖型松材线虫数字基因表达谱对比分析

【目的】松材线虫作为林业重大外来入侵种,扩散型幼虫的形成对其传播扩散起着非常重要的作用,但扩散虫态的形成与维持机制尚未阐明。【方法】通过构建松材线虫数字基因表达谱(DGE),从滞育状态的维持、化学感受、代谢途径等方面分析松材线虫不同虫态的基因表达差异。【结果】参考松材线虫基因组数据,鉴定出2种扩散型幼虫(LⅢ,LⅣ)和繁殖型幼虫(Ln)各有11184、8533和10781个基因。相对于繁殖型虫态,大多数基因在LⅣ中下调表达,该虫态中特异上调表达的基因有化感受体基因、核受体基因以及一些代谢相关基因。推测这可能与扩散型线虫滞育状态的维持相关,并在其生理功能如化学感受和媒介/寄主互作中发挥作用。GO和Pathway富集分析显示,多数代谢相关通路在LⅣ中下调表达,而在LⅢ中的表达均活跃。【结论】以上结果与LⅣ处于不进食、总体代谢水平较低等生理状态的表型相一致。     

小地老虎谷胱甘肽-S-转移酶AiGSTs1的分子特性及其对杀虫剂胁迫的响应

[目的]鉴定小地老虎Agrotis ipsilon sigma家族谷胱甘肽-S-转移酶(GST)基因,明确其编码蛋白质的催化活性,阐明该基因在小地老虎不同发育期、不同组织及在毒死蜱和高效氯氟氰菊酯胁迫下的表达模式,为深入探究小地老虎GST在杀虫剂解毒代谢中的功能提供理论基础.[方法]利用同源检索方法从小地老虎转录组中鉴定GST基因,利用原核表达系统表达重组蛋白并使用试剂盒检测其活性,使用实时荧光定量PCR技术分析基因的表达模式.[结果]从小地老虎转录组中鉴定了一个编码sigma家族GST的cDNA序列,命名为AiGSTs1.其编码的AiGSTs1蛋白含有谷胱甘肽结合位点和底物结合位点,具有GSTs的典型特征.在大肠杆菌中成功表达了重组AiGSTs1蛋白,测得此蛋白不仅具有谷胱甘肽转移酶活性,还具有过氧化物酶活性.毒死蜱和高效氯氟氰菊酯均可抑制重组AiGSTs1蛋白的活性.AiGSTs1在供试的小地老虎不同发育期和组织中均有表达,但在蛹期和幼虫脂肪体中表达量最高.使用LD5o剂量毒死蜱和高效氯氟氰菊酯处理小地老虎幼虫后,AiGSTs1的表达水平显著上升.[结论]本研究明确了小地老虎AiGSTs1的序列、所编码蛋白的活性和表达模式.毒死蜱和高效氯氟氰菊酯能够诱导AiGSTs1表达水平上调,表明该基因可能在这2种杀虫剂的解毒代谢中起重要作用.     

草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫的转录组比较分析

【目的】草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda是一种新近入侵我国的重要害虫。本研究旨在对草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫两个不同发育阶段的转录组进行比较分析。【方法】利用高通量测序技术对草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫进行转录组测序和数据组装,并对转录组数据进行功能注释和比较分析。【结果】经de novo组装共获得209 002条转录本,平均长度为687.55 bp,N50为982 bp。共有46 198条(57.43%) unigene在至少一个数据库中获得功能注释,其中1 713条(2.13%) unigene在所有数据库中均能获得注释。在GO数据库中获得205 269条unigene的注释,主要包括68个功能分类;在KEGG数据库中共有3 408条unigene得到注释,涉及277个代谢通路。共鉴定到424个嗅觉相关的基因,并且在雄性成虫和5龄幼虫之间的表达存在差异。通过比较转录组分析,在雄性成虫中鉴定到9 162个上调和6 399个下调差异表达基因(DEGs);功能富集分析发现在上调DEGs中涉及信息素以及信号转导的代谢通路显著富集,而下调DEGs中涉及解毒相关的通路显著富集。【结论】这些转录组数据为探究草地贪夜蛾的生长发育、嗅觉相关功能基因以及候选分子靶标提供资源信息。