ISSR分子标记在入侵植物研究中的应用

外来生物入侵是对全球生物多样性最为严重的威胁之一,对经济安全、生态安全、社会安全、国际利益和国际贸易都具有重要影响.入侵种群的分子标记分析是外来入侵生物研究的重要途径.其中,简单序列重复区间标记(inter-simple sequence repeat,ISSR)是一种基于微卫星序列发展起来的新型分子标记,具有简便、快捷、结果稳定和DNA多态性高等优点.本文系统地介绍了ISSR分子标记的原理、技术特征及其实验操作,并简要地阐述了ISSR分子标记在外来入侵植物的群体遗传结构分析、遗传多样性检测、入侵来源推测、入侵植物的分布模式及其亲缘关系分析、入侵植物的繁育特性检测等方面的应用及其研究进展.     

草地贪夜蛾幼虫头部感受器种类、分布和数量特征

为了解草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(Smith)幼虫头部感受器的种类、形态、分布和数量,利用FlexSEM-1000型扫描电镜观察了草地贪夜蛾5龄幼虫头部、触角和口器,明确了头部超微形态特征及感受器种类、分布及数量。该虫5龄幼虫头部共有4种类型感受器,分别为毛形感受器(ST)、刺形感受器(SC)、锥形感受器(SB)和栓锥形感受器(SS),其中触角上着生2个锥形感受器、1个刺形感受器、1个毛形感受器和1个栓锥形感受器;左上颚和右上颚各分布有1对刺形感受器;下颚及下颚须上共分布有2个毛形感受器、2个刺形感受器和2个栓锥形感受器;下唇须上有2个刺形感受器;在吐丝器前方两侧有1对刺形感受器。     

高CO2浓度下西花蓟马和花蓟马对虫螨腈和唑虫酰胺的响应比较

【目的】比较不同CO2浓度下虫螨腈和唑虫酰胺对西花蓟马Frankliniella occidentalis和花蓟马F. intonsa成虫的毒力以及体内保护酶和解毒酶等酶活性的影响,对未来高CO₂浓度下进一步研究蓟马对虫螨腈和唑虫酰胺的抗性管理具有一定的指导意义,以便及时做出害虫管理策略的调整。【方法】采用浸渍法测定正常CO₂浓度(400 μL/L)和高CO₂浓度(800 μL/L)环境下虫螨腈和唑虫酰胺对两种蓟马成虫的毒力［致死中浓度(LC₅₀值)和亚致死浓度(LC₂₅值)］;通过酶活性分析测定这两种CO₂浓度下LC₂₅浓度虫螨腈和唑虫酰胺处理48 h后这两种蓟马成虫体内保护酶［超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase, POD)和过氧化氢酶(catalase, CAT)］,解毒酶［羧酸酯酶(carboxylesterase, CarE)、谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase, GST)和细胞色素P450(cytochrome P450 enzyme system, CYP450)］以及乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性。【结果】800 μL/LCO₂下虫螨腈在48 h内对西花蓟马和花蓟马成虫的LC50值分别为1.33和0.37 mg/L,分别是400 μL/LCO₂下的0.68和0.66倍; LC₂₅值分别为0.60和0.24 mg/L, 分别为400 μL/L CO₂下的0.61和0.83倍。800 μL/L CO₂下唑虫酰胺在48 h内对西花蓟马和花蓟马成虫的LC₅₀值分别为1 002.64和247.66 mg/L,分别是400 μL/L CO₂下的0.98和0.78倍; LC₂₅值分别为368.77和146.10 mg/L, 分别是400 μL/LCO₂下的2.44和1.21倍。在800 μL/L CO₂下,LC₂₅浓度虫螨腈和唑虫酰胺处理48 h后两种蓟马成虫体内测试的各种酶活性(CYP450除外)均高于400 μL/L CO₂下的;两个CO₂浓度下西花蓟马成虫体内SOD, POD,CAT以及AChE活性均显著高于花蓟马成虫体内的相应酶活性。两个CO₂浓度下,经LC₂₅浓度唑虫酰胺处理后,两种蓟马成虫体内的3种保护酶活性(400 μL/L CO2下花蓟马SOD活性除外)均显著高于对照(含0.1%吐温-80的蒸馏水处理),且800 μL/L CO₂下西花蓟马成虫体内SOD和CAT活性均最高,分别为39.74±1.59和37.93±1.31 U/mg pro。两个CO₂浓度下,LC₂₅浓度虫螨腈和唑虫酰胺处理48 h后,西花蓟马成虫体内CarE活性较对照显著降低,而花蓟马成虫体内CarE活性高于对照,其中,经唑虫酰胺处理后达到显著差异;同时两种蓟马成虫体内AChE活性较对照均显著提高。【结论】高CO₂浓度增强了杀虫剂对西花蓟马和花蓟马的毒杀效果,花蓟马对这两种杀虫剂的敏感性强于西花蓟马,且西花蓟马对这两种杀虫剂的适应能力强于花蓟马。     

丛枝菌根真菌对紫茎泽兰生长与繁殖的影响

【目的】紫茎泽兰是一种世界性的恶性入侵杂草,侵入我国后迅速扩散至多个省市,严重阻碍了当地农、林、牧业的发展。研究丛枝菌根真菌对紫茎泽兰生长和繁殖的影响,解析土壤中丛枝菌根真菌在紫茎泽兰入侵、传播和扩散过程中的作用,能为开展紫茎泽兰防控工作提供参考。【方法】通过盆栽实验,测定接种丛枝菌根真菌的紫茎泽兰株高、叶片数、总叶面积、节间距、地径,并统计单株花序数、单花序种子量、种子量、种子千粒重、含水率、发芽率、发芽势、发芽指数等。【结果】丛枝菌根真菌对紫茎泽兰的株高、地径有极显著影响(P0.01),接种丛枝菌根真菌后,紫茎泽兰的单株花序数、单花序种子数、总种子量分别增加了5.03、1.51、7.64倍;种子的长度、宽度、含水率、发芽率、发芽势、发芽指数分别增加了15.24%、23.08%、19.46%、29.22%、391.01%、183.56%(P0.05)。【结论】丛枝菌根真菌可显著促进紫茎泽兰生长,控制丛枝菌根真菌的数量可有效抑制紫茎泽兰生长,并抑制紫茎泽兰花序数、种子量及种子的生命力,降低其扩散蔓延速度。     

CO_2浓度升高对粘虫幼虫体内酶活性的影响

【目的】阐明大气CO_2浓度升高对粘虫Mythimna separata(Walker)幼虫不同龄期体内酶活性的影响机制。【方法】测定分析了人工气候箱内不同CO_2浓度(800mL/L和400mL/L)条件下,粘虫幼虫体内4种解毒酶[羧酸酯酶(Car E)、乙酰胆碱酯酶(Ach E)、微粒体多功能氧化酶(MFO)和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)]、3种保护酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)]和4种蛋白酶(总蛋白酶、强碱性类胰蛋白酶、弱碱性类胰蛋白酶和类胰凝乳蛋白酶)活性的变化。【结果】(1)粘虫不同龄期幼虫体内4种解毒酶的活力均随着CO_2浓度升高而显著上升(P<0.05);(2)粘虫幼虫体内的保护酶中SOD酶活性在CO_2浓度为800mL/L条件下低于对照(CO_2浓度为400mL/L)条件下的酶活性,其中4至6龄幼虫的下降趋势较为显著(P<0.05),而POD、CAT酶活性均呈上升趋势,800mL/L浓度下的CAT活力均显著高于对照(P<0.05);(3)高CO_2浓度条件下粘虫总蛋白酶的酶活性随着龄期的增加呈现先上升后下降的趋势,强碱/弱碱性类胰蛋白和类胰凝乳蛋白3种酶的比活力均低于400mL/L CO_2浓度下的比活力,其中类胰凝乳蛋白酶比活力显著低于对照条件下的比活力(P<0.05)。【结论】在高CO_2浓度条件下,粘虫幼虫体内的大多数酶系活力呈现下降趋势,大部分解毒酶和蛋白酶活性受到抑制,SOD、CAT和POD 3种保护酶的动态平衡受到干扰而影响其正常的生理代谢,机体受损伤并随龄期的增加而加重。     

球孢白僵菌不同分离株对西花蓟马的毒力测定

【背景】西花蓟马是我国重要的一种入侵性害虫,已对多种化学农药产生了抗性。【方法】采用孢子悬浮液喷雾处理生测法,研究了8个球孢白僵菌菌株BbKM030716、BbCG051229、BbJS080625、BbQJ031121、BbXW060615、BbSM090521、BbYY090613和BbMZ051230对西花蓟马成虫的毒力,并用＂时间—剂量—死亡率＂模型进行了分析。【结果】供试球孢白僵菌各菌株对西花蓟马成虫侵染致病的剂量效应参数值分别为1.43、0.87、0.93、0.98、1.23、0.92、1.07和0.86。用1.25×104～1.25×108个·mL-1孢子悬浮液接种后,连续10d内西花蓟马的校正死亡率分别为44.13%～98.49%、12.63%～78.90%、30.36%～96.92%、51.36%～98.74%、26.14%～98.59%、7.27%～78.71%、49.06%～98.74%和27.67%～87.36%。球孢白僵菌对西花蓟马成虫的致死剂量是时间的函数,各菌株对西花蓟马成虫的致死中时随孢子浓度的增大而逐渐减小。【结论与意义】球孢白僵菌菌株BbKM030716、BbJS080625、BbQJ031121和BbXW060615对西花蓟马成虫具有较强毒力,可作为西花蓟马生防制剂开发的潜力菌株。     

不同寄主植物继代饲养后草地贪夜蛾幼虫生理酶活性差异

为了明确继代饲喂不同寄主植物对草地贪夜蛾幼虫体内生理酶活性的影响,在室内分别用3种寄主植物叶片饲养草地贪夜蛾多代,测定其F3代5龄幼虫体内保护酶（SOD,POD,CAT）、消化酶（脂肪酶、胃蛋白酶和α-淀粉酶）和解毒酶（GSTs,CarEs,CYP450s）活性差异,并分析不同寄主植物次生代谢物含量与幼虫体内酶活及其生长发育的相关性。结果表明,取食马铃薯叶片的F3代幼虫总发育历期最长,取食小麦的最短,两者间差异显著;小麦叶片中的单宁、总酚、类黄酮和生物碱含量均显著低于玉米和马铃薯;草地贪夜蛾幼虫体内保护酶活性均为取食小麦叶片的最低,取食马铃薯叶片的最高,其中取食马铃薯叶片的草地贪夜蛾体内POD和SOD酶活性达取食小麦的1.34和1.26倍;以3种寄主为食的F3代幼虫脂肪酶和α-淀粉酶活性变化不大,但持续饲喂马铃薯叶片3个世代可导致草地贪夜蛾幼虫体内胃蛋白酶活性显著升高,达10.502 U/mg. prot,为持续饲喂玉米叶片幼虫（1.508 U/mg. prot）的6.96倍以上。连续饲喂3种寄主叶片后的幼虫GSTs和CarEs活性无显著性差异,但取食玉米叶片的幼虫体内细胞色素P450s（CYP450s）活性显著高于取食小麦和马铃薯的幼虫。可见,连续多代取食次生物质含量不同的寄主植物会使草地贪夜蛾体内部分酶活性发生变化,并对幼虫的生长发育产生影响。     

用ISSR标记分析不同地区紫茎泽兰种群的遗传变异

利用ISSR标记技术分析了我国32个紫茎泽兰地理种群的遗传多样性,结果表明入侵我国的紫茎泽兰具有较大的遗传多样性,物种水平上的Nei's基因多样性为0．235,shannon's指数为0．372。种群间的遗传分化研究表明,大部分变异存在于种群内,总体遗传多样性中仅34．5%来源于种群之间。紫茎泽兰种群间的遗传距离矩阵和空间距离矩阵之间呈轻度正相关(r=0．542,P＜0．001),说明地理隔离可能是阻碍紫茎泽兰种群间基因交流的原因之一。不同海拔高度紫茎泽兰种群的遗传多样性水平呈现随海拔升高而降低的趋势(r=0．368,P＜0．001),各海拔区域种群的平均ISSR标记Nei's基因多样性和Shannon's指数均随海拔升高而有所降低。     

5种杀虫剂对西花蓟马和花蓟马的毒力及其生理酶活性的影响

【目的】探究不同杀虫剂对重要入侵害虫西花蓟马及其本地近缘种花蓟马的毒力及对保护酶和解毒酶活性的影响,为进一步研究2种害虫的抗性管理提供依据。【方法】采用浸渍法测定5种田间常用杀虫剂对西花蓟马和花蓟马的毒力,并测定杀虫剂亚致死浓度(LC25)下2种蓟马体内保护酶和解毒酶活性的差异。【结果】不同杀虫剂对2种蓟马的毒力依次为:乙基多杀菌素甲维盐阿维菌素吡虫啉噻虫嗪,乙基多杀菌素对西花蓟马和花蓟马的LC_(50)分别为0.28和0.03 mg·L~(-1)。不同药剂的亚致死剂量(LC_(25))对西花蓟马和花蓟马体内保护酶和解毒酶活性普遍具有诱导作用。其中,阿维菌素对西花蓟马超氧化物歧化酶(SOD)活性诱导作用最强,为326.40 U·mg~(-1),是对照的9.37倍,而乙基多杀菌素对花蓟马SOD活性诱导作用最强,为245.35 U·mg~(-1),是对照的9.32倍;吡虫啉对西花蓟马和花蓟马过氧化物酶(POD)诱导作用最强,分别为298.67和246.79 U·mg~(-1),是对照的37.10和20.57倍;阿维菌素对西花蓟马和花蓟马过氧化氢酶(CAT)和羧酸酯酶(CarE)诱导作用最强,分别为298.67、246.79 U·mg~(-1)(CAT活性)和12.53、11.99 U·mg~(-1)(CarE活性);乙基多杀菌素对西花蓟马和花蓟马谷胱甘肽转移酶(GST)和乙酰胆碱酯酶(AChE)诱导作用最强,分别为77527.59、66927.39 U·mg~(-1)(GST活性)和2.34、2.22 U·mg~(-1)(AChE活性)。【结论】5种杀虫剂中,乙基多杀菌素对2种蓟马的毒力最强;西花蓟马对杀虫剂的解毒代谢能力强于花蓟马。     

外来植物紫茎泽兰入侵对土壤理化性质及丛枝菌根真菌(AMF)群落的影响

为了揭示外来植物紫茎泽兰入侵对入侵地土壤丛枝菌根真菌(AMF)群落及相关肥力的影响,比较测定了紫茎泽兰不同入侵程度土壤理化性质、AMF侵染率及AMF群落的差异。结果表明,紫茎泽兰入侵降低了土壤pH,使土壤中有机碳、全氮和速效钾含量分别增加83.0%,106.9%和111.0%;尽管对全磷含量没有显著影响,但有机磷含量呈升高的趋势,而速效磷呈降低的趋势。紫茎泽兰入侵降低了本地植物的AMF侵染率;随着入侵程度的加深,土壤中以膨胀无梗囊霉(Acauospora dilatata)为优势种的AMF群落结构逐渐转变为以近明球囊霉(Glomus claroideum )为优势种的结构,紫茎泽兰可在其根周选择培育近明球囊霉,而对其它AMF种,特别是对膨胀无梗囊霉则存在抑制作用;基于各AMF种多度的聚类分析表明,形成紫茎泽兰单优群落土壤中各AMF种多度与未入侵的本地植物群落及入侵程度较轻的紫茎泽兰与本地植物群落之间存在明显分歧。综合分析推断认为,紫茎法兰入侵改变了入侵地土壤理化性状,抑制AMF对土著植物的侵染,改变AMF群落,并在其根周选择培育近明球囊霉,这可能是紫茎泽兰入侵及扩张的重要途径之一。