草地贪夜蛾海藻糖合成酶基因的克隆、时空表达谱及对温度胁迫的响应

[目的]本研究旨在通过克隆草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的海藻糖合成酶(trehalose-6-phosphate synthase)基因SfTPS,分析其在草地贪夜蛾不同发育阶段、不同组织中的表达水平及不同温度胁迫时5龄幼虫中的相对表达量,为进一步探究TPS在草地贪夜蛾生长发育及抗逆应激反应中的...     

草地贪夜蛾热激蛋白基因SfHsp90的克隆及在高低温和UV-A胁迫下的表达分析

【目的】本研究旨在探索草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda响应高低温和UV-A胁迫的分子机制。【方法】通过RT-PCR技术克隆草地贪夜蛾热激蛋白基因Hsp90,利用生物信息学方法分析其序列特征;采用RT-qPCR技术检测草地贪夜蛾Hsp90基因在不同发育阶段(卵、1-6龄幼虫、蛹和成虫)、成虫不同组织(去除触角和复眼的头、胸、腹、触角、复眼、足、翅、中肠、精巢和卵巢)及在不同时长(0, 30, 60, 90, 120和150 min)高温(36℃)、低温(4℃)和UV-A胁迫下成虫中的相对表达量。【结果】克隆获得草地贪夜蛾Hsp90基因,命名为SfHsp90(GenBank登录号:MN832694),该基因开放阅读框(ORF)长2 154 bp,编码717个氨基酸,编码蛋白质相对分子量为82.52 kD,等电点(pI)为5.01,C末端序列含保守基序EEVD,说明该蛋白为胞质型热激蛋白。系统进化分析结果表明,昆虫Hsp90高度保守。发育表达模式显示SfHsp90在草地贪夜蛾1龄幼虫中表达量最高;组织表达模式显示,SfHsp90在草地贪夜蛾雌雄成虫的触角、复眼和去除触角和...     

草地贪夜蛾半胱氨酸蛋白酶Sf-caspase-3基因克隆与表达分析

半胱氨酸蛋白酶caspases是细胞凋亡过程中重要的酶类,参与调控昆虫变态发育及响应外界压力等多种生理过程。本研究通过转录组数据及逆转录PCR鉴定并验证得到Sf-caspase-3基因编码区全长。该基因编码区长840 bp,编码279个氨基酸,预测蛋白分子量为31.43 kDa。氨基酸序列分析表明Sf-caspase-3具有保守的QACRG五肽序列,且与Lep-caspase-3高度保守。进化树分析表明Sf-caspase-3与甜菜夜蛾Spodoptera exigua Se-caspase-3亲缘关系最近。RT-qPCR检测结果表明Sf-caspase-3在草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda各个龄期均有表达,其中3~6龄幼虫期表达量最高,蛹期和卵期表达量最低。此外Sf-caspase-3在6龄幼虫中肠组织中表达量最高,而在表皮、脂肪体及马氏管中表达量极低。本研究成功构建Sf-caspase-3原核表达重组质粒,在28℃下0.4 mmol/L异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）诱导重组菌株4 h得到约50 kDa大小条带,与预期条带大小相符。蛋白可溶性分析表明Sf-caspase-3主要以不可溶的形式存在包涵体中。本研究为草地贪夜蛾Sf-caspase-3功能及鳞翅目昆虫细胞凋亡机制研究提供一定的理论依据。     

镉胁迫对草地贪夜蛾生长发育及松毛虫赤眼蜂寄生的影响

【目的】为探究镉胁迫对植食性昆虫草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的影响以及是否通过“bottom-up”级联效应影响赤眼蜂Trichogramma的寄生能力。【方法】在室内调查了孵化24 h内的草地贪夜蛾幼虫取食添加了不同浓度(0,0.2和51.2 mg/kg)Cd²⁺的饲料后,草地贪夜蛾生长发育和繁殖力(单雌产卵量)和子一代卵内镉含量,并调查了松毛虫赤眼蜂T.dendrolimi成蜂对低浓度(0.2 mg/kg) Cd²⁺胁迫的草地贪夜蛾卵的寄生能力及偏好性。【结果】与对照(正常人工饲料)相比,人工饲料中0.2和51.2 mg/kg Cd²⁺均导致草地贪夜蛾幼虫历期显著延长、雌蛹重显著降低;高浓度(51.2 mg/kg)Cd²⁺处理下草地贪夜蛾的化蛹率、成虫羽化率、成虫寿命和单雌产卵量均显著降低;而低浓度(0.2 mg/kg)Cd²⁺处理下草地贪夜蛾的单雌产卵量略高于对照,且低浓度Cd²⁺胁迫下草地贪夜蛾卵的镉含量为1.03 mg/k...     

交配和温度对草地贪夜蛾性信息素通讯的影响

【目的】明确交配和温度对草地贪夜蛾Spodopterafrugiperda性信息素通讯的影响,为田间草地贪夜蛾的性信息素防治提供参考。【方法】采用溶剂浸提法提取草地贪夜蛾雌蛾性信息素腺体中的化学组分;利用气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术对提取物中的组分进行化学鉴定;利用气相色谱（GC）技术分析雌蛾腺体中各组分的含量;利用触角电位（EAG）技术测定雄蛾对腺体各组分及性信息素类似物的电生理反应。在不同温度（20-35）℃下饲养草地贪夜蛾,以研究温度对其性信息素通讯的影响。【结果】GC-MS分析发现,草地贪夜蛾雌蛾腺体内含有Z7-12:Ac等7种组分。交配实验表明,雌蛾在1个暗期内只交配1次,在羽化后7 d内可交配多次,其中交配2次及以上的占44%（单对放置）和67%(30对放置)。交配显著抑制雌蛾在次日暗期（交配后第1个暗期）的求偶活动,但在交配后第2个暗期基本恢复正常;在交配后第1个暗期,雌蛾腺体中主要组分Z9-14:Ac的含量和比例较对照雌蛾显著升高,其他组分无显著变化。在20-35℃的饲养温度范围内,雌蛾腺体内16:Ac的含量在35℃时最高,在20℃时未能检测出;各测试温度下Z11-16:Ac的含量相差不显著;其余5种组分均在25℃时最高;主要活性组分Z7-12:Ac和Z9-14:Ac在35℃时显著降低。饲养温度对腺体内各组分的相对比例也有较大影响,12:Ac、Z11-14:Ac、Z11-16:Ac和16:Ac所占比例均在30-35℃时较高,而Z9-14:Ac则在20-25℃时较高。不同饲养温度所得雄蛾对腺体主要组分的触角电位反应无显著差异。【结论】交配显著抑制草地贪夜蛾雌蛾在次日的求偶行为;25℃饲养条件最适宜雌蛾腺体内性信息素等组分的合成。     

草地贪夜蛾烟碱型乙酰胆碱受体α6和α7亚基基因克隆及其对乙基多杀菌素胁迫的响应

【目的】烟碱型乙酰胆碱受体(nicotinic acetylcholine receptors, nAchRs)作为昆虫中枢神经系统中重要的神经递质受体,是乙基多杀菌素的重要靶标。本研究旨在克隆草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda nAchR基因,并探析其对乙基多杀菌素胁迫的响应。【方法】基于前期草地贪夜蛾转录组数据,采用RT-PCR和RACE分别克隆草地贪夜蛾nAchRα6和α7亚基基因;乙基多杀菌素(0.400 mg/L)处理草地贪夜蛾3龄幼虫48 h后,采用RT-qPCR技术检测nAchRα6和α7亚基基因的表达量的变化。【结果】nAchRα6亚基基因(GenBank登录号：MT951400)开放阅读框长1 506 bp,编码502个氨基酸,并具有跨膜区与信号肽;nAchRsα7亚基基因(GenBank登录号：MW557608)开放阅读框长1 524 bp,编码508个氨基酸,并具有跨膜区与信号肽。根据氨基酸多序列比对分析,草地贪夜蛾nAchR亚基α6和α7具有烟碱性乙酰胆碱受体α家族典型特征。0.400 mg/L乙基多杀菌素胁迫48 h后,草地贪夜蛾3龄幼虫nA...     

模拟降雨对草地贪夜蛾卵和幼虫的影响

为探究降雨对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda种群的影响,本研究通过室外模拟降雨研究了雨水冲刷对草地贪夜蛾卵和幼虫的影响。结果表明：在4种不同降雨强度0 mm/h（对照）、10.2 mm/h（中雨）、26.5 mm/h（暴雨）、42.8 mm/h（大暴雨）处理下,卵块的掉落率随着降雨强度的增加而增加;在暴雨、大暴雨条件下卵块的孵化率分别为75.14%、43.58%,显著低于对照和中雨;对比有无鳞毛层覆盖的卵块之间的掉落率和孵化率,二者在各个降雨强度之间差异不显著;对比玉米叶片不同位置卵块的掉落率和孵化率,在中雨降雨强度影响下,二者差异不显著,而在暴雨、大暴雨条件下,玉米叶片背面卵块的掉落率低于正面,孵化率高于正面。此外,在相同的降雨强度下,草地贪夜蛾幼虫（2龄、3龄、4龄、5龄）的掉落率随着龄期的增加而降低;当降雨强度增加时,3龄幼虫的掉落率增加。结果表明降雨,特别是暴雨和大暴雨,对草地贪夜蛾的卵和幼虫均有不利影响,为预测草地贪夜蛾种群提供一定依据。     

4种昆虫病原线虫对草地贪夜蛾的致死作用

【目的】探讨昆虫病原线虫对草地贪夜蛾幼虫的侵染效果。【方法】在室内条件下采用生测试验法,测定了小卷蛾斯氏线虫AⅡ、长尾斯氏线虫X-7、夜蛾斯氏线虫SN和嗜菌异小杆线虫H06等4种昆虫病原线虫对草地贪夜蛾2龄和5龄幼虫的致死作用。【结果】小卷蛾斯氏线虫AⅡ与草地贪夜蛾数量比为50∶1时,36 h后草地贪夜蛾2龄和5龄幼虫的死亡率分别为92%和100%。长尾斯氏线虫X-7与草地贪夜蛾数量比为50∶1时,36 h后草地贪夜蛾2龄幼虫的死亡率为80%;在数量比30∶1时,36 h后草地贪夜蛾5龄幼虫死亡率为100%。夜蛾斯氏线虫SN与草地贪夜蛾数量比为400∶1时,36 h后草地贪夜蛾2龄和5龄幼虫的死亡率分别为88%和85%。嗜菌异小杆线虫H06与草地贪夜蛾在400∶1时,36 h后草地贪夜蛾2龄和5龄幼虫的死亡率分别为32%和67.5%。【结论】小卷蛾斯氏线虫AⅡ具有较好的草地贪夜蛾生物防治潜质,其次是长尾斯氏线虫X-7。     

土壤湿度和浸水对草地贪夜蛾羽化和繁殖的影响

【目的】研究土壤不同含水量和浸水对草地贪夜蛾羽化和繁殖的影响,为其发生趋势预测提供依据。【方法】室内分别设置土壤不同含水量和不同浸水时间处理,研究不同环境条件下草地贪夜蛾羽化和繁殖的情况。【结果】土壤相对含水量为30%和40%时,草地贪夜蛾的羽化率最高,为100.00%,含水量为50%-90%时,羽化率均达到93.33%,显著高于0、10%和100%各处理的羽化率26.67%-73.33%(P<0.05);但不同土壤相对含水量对羽化的草地贪夜蛾成虫平均产卵量不具有显著影响（P>0.05）。土壤浸水1-4d,对入土前幼虫的羽化率无显著影响;但土壤浸水对蛹的影响较大,随着浸水时间的延长,蛹的羽化率显著降低,土壤浸水4 d后蛹不能羽化。直接淹水对老熟幼虫和蛹的羽化率均有一定影响,随着淹水时间的延长,羽化率均持续降低,老熟幼虫淹水10 h后不能羽化;蛹淹水10 h后羽化率与对照相比下降了69.70%。【结论】田间积水对草地贪夜蛾的羽化具有显著影响,因此可以结合天气降雨情况对草地贪夜蛾的发生动态和种群数量变化进行预测,并据此调整土壤含水量以淹蛹灭虫。     

草地贪夜蛾在不同温度条件下的生长发育特性

为掌握草地贪夜蛾的主要生物学特性,本文在5个恒温条件下:20℃、25℃、28℃、32℃和35℃,采用玉米苗作为饲料,测定了不同虫态的发育历期、繁殖力、发育起点温度和有效积温。结果表明:在20~35℃温度条件下,草地贪夜蛾的发育历期随着温度的升高逐渐下降,完成一个世代发育历期在23.0~48.3 d;其中,卵、幼虫、蛹、成虫和世代发育起点温度分别为:12.70℃、11.11℃、11.01℃、5.65℃和9.21℃,有效积温分别为:39.40日·度、201.25日·度、134.12日·度、171.06日·度和636.53日·度;20~32℃是卵、幼虫、蛹和成虫产卵的适宜温度,15℃、35℃恒温条件下不适宜草地贪夜蛾的生长发育。根据本试验测定的发育起点温度与有效积温,推测草地贪夜蛾在滇中、滇西、滇南、滇东南、滇西南、滇东北、滇西北年发生世代分别为2.18~8.59代、2.28~10.15代、3.43~12.13代、3.15~8.46代、2.75~9.39代、1.38~6.87代、1.11~6.72代。     

Microarray expression profiling of Spodoptera litura in response to oxidative stress

To examine the expression profile of oxidative stress responsive genes in Spodoptera litura, we constructed a cDNA library from S. litura injected with hydrogen peroxide (H(2)O(2)). Using a microarray chip composed of 2,964 cDNAs, we screened gene expression at 1, 3, 5, 7, and 9 h post H(2)O(2) injection. Data were clustered into 15 groups of genes that behave similarly across each time course. Seventy-three genes were identified as being at least twofold up- or downregulated after treatment with H(2)O(2) in S. litura. We constructed expressed sequence tags (ESTs) for genes that changed at least twofold after treatment with H(2)O(2) . The functional classification of these ESTs based on Gene Ontology showed that the ESTs are rich in genes involved in oxidoreductase activity (5.7%), defense (14.3%), cellular process (22.9%), and development (17.1%).     

Protein expression changes during cotton fiber elongation in response to low temperature stress

Low temperature stress is one of the major abiotic stresses limiting the formation of cotton (Gossypium hirsutum L.) fiber qualities, especially fiber length. To investigate the molecular adaptation mechanisms of cotton fiber elongation to low temperature stress, two cotton cultivars, Kemian 1 (low temperature-tolerant) and Sumian 15 (low temperature-sensitive), were planted in the field at two sowing dates (25 April and 10 June). The two sowing dates resulted in different growing conditions and the main environmental difference between them was temperature, particularly the mean daily minimum temperature (MDTmin). When the sowing date was delayed, the MDTmin decreased from 26.9 °C (25 April) to 20.6 °C (10 June). Low temperature stress (MDTmin of 20.6 °C) shortened the fiber length significantly in two cultivars, but the decreased extent was larger in Sumian 15 than that in Kemian 1. Proteomic analysis of three developmental stages (10, 15 and 20 days post-anthesis [DPA]) showed that 37 spots changed significantly (p < 0.05) in abundance under low temperature stress and they were identified using mass spectrometry. These proteins were involved in malate metabolism, soluble sugar metabolism, cell wall loosening, cellulose synthesis, cytoskeleton, cellular response, and redox homeostasis. The results suggest that the enhancement of osmoticum maintenance, cell wall loosening, cell wall components biosynthesis, and cytoskeleton homeostasis plays important roles in the tolerance of cotton fibers to low temperature stress. Moreover, low levels of PEPCase, expansin, and ethylene signaling proteins may potentially lead to the low temperature sensitivity of Sumian 15 at the proteomic level.     

5种杜鹃幼苗对高温胁迫的生理生化响应及耐热性综合评价

以杜鹃花属(Rhododendron L.)5个亚属5种杜鹃的4年生实生苗为材料,对模拟高温(30℃和38℃)条件下叶片丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)和脯氨酸(Pro)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性进行了测定分析,对各指标进行了相关性和主成分分析;在此基础上,采用隶属函数法对5种杜鹃的耐热性进行了综合评价,并通过建立最优回归方程对综合评价结果进行检验.测定结果表明:与对照( 22℃)相比,5种杜鹃幼苗的MDA、H2O2和Pro含量以及CAT和APX活性均随胁迫温度的升高而增加;SOD活性则表现为在30℃条件下小幅增加、38℃条件下下降的趋势.CAT活性与H2O2和Pro含量及APX活性均呈极显著正相关关系(P＜0.01),APX活性与Pro含量和SOD活性分别呈显著的正相关和负相关关系(P＜0.05).通过主成分分析可将测定的6个单项指标转换成3个相互独立的综合指标,累计贡献率达87.52％.根据综合评价值(D),可将5种杜鹃的耐热性分为4个等级:白花杜鹃[R.mucronatum (Blume)G.Don]的耐热性最强,毛棉杜鹃(R.moulmainense Hook.f.)和羊踯躅[R.molle (Blume)G.Don]耐热性较强,红滩杜鹃(R.chihsinanum Chun et Fang)耐热性较弱,红棕杜鹃(R.rubiginosum Franch.)的耐热性最弱.利用所建立的最优同归方程对供试种类进行耐热性预测,预测值与D值的次序完全一致,表明综合评价法可用于杜鹃苗期耐热性的评价.     

Identification of five small heat shock protein genes in Spodoptera frugiperda and expression analysis in response to different environmental stressors

Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) is a highly adaptable polyphagous migratory pest in tropical and subtropical regions. Small heat shock proteins (sHsps) are molecular chaperones that play important roles in the adaptation to various environment stressors. The present study aimed to clarify the response mechanisms of S. frugiperda to various environmental stressors. We obtained five S. furcifera sHsp genes (SfsHsp21.3, SfsHsp20, SfsHsp20.1, SfsHsp19.3, and SfsHsp29) via cloning. The putative proteins encoded by these genes contained a typical α-crystallin domain. The expression patterns of these genes during different developmental stages, in various tissues of male and female adults, as well as in response to extreme temperatures and UV-A stress were studied via real-time quantitative polymerase chain reaction. The results showed that the expression levels of all five SfsHsp genes differed among the developmental stages as well as among the different tissues of male and female adults. The expression levels of most SfsHsp genes under extreme temperatures and UV-A-induced stress were significantly upregulated in both male and female adults. In contrast, those of SfsHsp20.1 and SfsHsp19.3 were significantly downregulated under cold stress in male adults. Therefore, the different SfsHsp genes of S. frugiperda play unique regulatory roles during development as well as in response to various environmental stressors.     

植物应答低温胁迫机制的研究进展

低温是植物生长过程中遇到的主要环境胁迫因子之一,而植物响应低温胁迫是一个多因素协同作用的过程,涉及到复杂的基因表达调控网络。尤其是低温下植物体内生理生化、细胞骨架结构及基因表达调控等方面的改变及相关机制,一直受到研究者的普遍关注。该文主要从细胞学及分子生物学等角度入手,将低温胁迫下植物对低温的响应及可能机制进行综述,着重对植物通过细胞内部细胞器结构与功能的改变来抵御或适应低温,尤其对细胞骨架,以及低温信号转导受体及中间体、下游胁迫相关基因的表达及其在细胞内部的调控及应答机制等方面的作用进行探讨,为耐低温植物新品种的培育及农业生产实践提供理论指导。     

草地贪夜蛾核型多角体病毒对我国草地贪夜蛾不同地理种群毒力的比较分析

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J. E. Smith)入侵我国多个地区,逐渐形成地理种群。在草地贪夜蛾核型多角体病毒Spodoptera frugiperda multiple nucleopolyhedrovirus(SfMNPV)生物农药的生产过程中发现,不同地理来源的宿主对SfMNPV的敏感性和产量存在明显差异,显著影响了SfMNPV的生产效率。为解析其敏感性差异及其产生的原因,本研究首先对云南德宏、广东广州、广西钦州、西藏林芝4个地区草地贪夜蛾种群基因型进行了鉴定,采用生物测定法测试SfMNPV对4龄幼虫的口服毒力,然后,通过向幼虫体内注射草地贪夜蛾核多角体病毒出芽型病毒粒子(budded virions, BVs)的方式,越过口服感染中肠的过程,分析敏感性差异发生的阶段。最后比较了高敏感和低敏感种群中肠肠液pH,并基于16S rDNA测序测定了肠道菌群组成。结果表明,广西种群属于纯合玉米型,其余种群为带有水稻型COI标记的杂合玉米型。广西种群对SfMNPV的口服敏感性最低,西藏种群的敏感性最高,但两者注射BV后死亡率差异无统计学意义,暗示病毒敏感性差异...