杀虫剂抗性: 遗传学、基因组学及应用启示

杀虫剂抗性已成为害虫防治工作需要解决的一个重要问题,也是一种人为的、自然选择的重要的进化现象,开展抗药性的研究不仅为抗性的监测、治理和农药工业的发展提供科学参考,还可以揭示生物进化的一些基本规律。在过去的10年,昆虫对许多化学杀虫剂抗药性的分子基础得到了进一步阐明,已从果蝇Drosophila melanogaster中克隆了杀虫剂的靶标基因,还查明了一些害虫的与抗性相关联的基因突变。最近,随着经注释的昆虫基因组的出现,由复杂多基因酶系如酯酶、细胞色素P450酶及谷胱甘肽S-转移酶介导的抗性的机制有了突破性的进展,有关杀虫剂抗性的进化以及抗性基因的传播模式也逐步得到揭示。基因组技术在揭示昆虫其他可能的抗药性机制以及在发现新的杀虫剂靶标方面将发挥更大的作用。     

湖南省平江县水稻根结线虫病发生及危害评价

【目的】进一步明确湖南省平江县水稻根结线虫病发生危害情况、病原线虫种类及影响水稻发病的因素。【方法】2020年4—6月,采用5点取样法对湖南省平江县24个乡镇400块田块的水稻根结线虫病发生危害情况进行再调查及病原种类鉴定,并对水稻根结线虫病的病情指数与水稻的栽培方式、土壤类型之间的关系进行了分析。【结果】平江县水稻根结线虫病的发生较为普遍,发现病害的乡镇已由2018年的5个增加到2020年的15个,其中15个乡镇的病田率为10%～100%,病株率为2%～55%,根结指数为0.4～15.4。分离获得的病原线虫种类均为拟禾本科根结线虫。调查还发现,发病水稻在砂壤、中壤、重壤稻田的根结指数明显高于在黏土和轻壤稻田的根结指数,直播、抛秧栽培方式下发病水稻的根结指数明显高于移栽方式下的根结指数。【结论】平江县水稻根结线虫病呈蔓延趋势。本研究为有效防控平江县水稻根结线虫病提供了依据。     

贺兰山中段不同海拔青海云杉林非根和根围土壤生态化学计量特征及影响因素

面对全球变化,准确掌握陆地森林生态系统生物地球化学循环过程及其影响因素,有助于维持生态系统多功能性与稳定性,实现增汇并延长碳汇服务,持续增进并改善人民福祉。为了探究贺兰山山地森林生态系统优势建群种青海云杉(Picea crassifolia)林土壤生态化学计量特征对海拔的生态响应及其影响因素,从土壤、林分、地形影响因素的角度出发,采用冗余分析(Redundancy analysis, RDA)和方差分解分析(Variance partitioning analysis, VPA)阐明影响其非根和根围土壤生态化学计量特征空间变异的关键因素。结果表明：(1)贺兰山青海云杉林非根和根围土壤C、N养分含量均维持在较高水平,高海拔区域青海云杉生长受土壤P限制高;相较非根土壤,根围土壤虽养分含量较低,但具有较高的养分周转能力,如有机质分解与矿化、固持P的潜力等。(2)随海拔变化,非根和根围土壤养分及其生态化学计量比变化趋势不同,非根土除了全氮(TN)含量外其他养分含量及化学计量比在不同海拔间均差异显著(P<0.05),根围土全磷(TP)、碳磷比(C/P)具有显著性差异(P>0.05)。...     

棉蚜抗药性机理研究进展

棉蚜的抗药性涉及到代谢酶活力的提高、靶标部位的不敏感以及表皮穿透作用的降低。该文重点概述了棉蚜代谢抗性和靶标抗性方面的研究进展 ;介绍了棉蚜抗性中存在的交互抗性、负交互抗性 ,讨论了抗性稳定性以及寄主植物和转基因棉对棉蚜抗药性的影响。     

RNAi介导的HvIAP1基因沉默对茄二十八星瓢虫存活和发育的影响

RNAi抗虫技术,是一种新型绿色环保的害虫防控方法,具有广阔的应用前景.茄二十八星瓢虫Henosepilachna vigintioctopunctata是茄科植物上的重要害虫,对作物生产造成了严重的经济损失.本研究用饲喂法RNAi探究了沉默凋亡抑制蛋白1(inhibitor of apoptosis protein 1,IAP1)表达对茄二十八星瓢虫生长发育的影响.结果显示,HvIAP1在茄二十八星瓢虫的每个发育阶段均表达,1龄幼虫和3龄幼虫的表达量最高,成虫的表达量最低.取食200 ng/μL dsHvIAP1浸泡处理的叶片2 d后,可导致92％的茄二十八星瓢虫1龄幼虫死亡,同时在取食dsHvIAP124 h后,HvIAP1基因的表达量下降了2.40倍;另外,单头取食200 ng的dsHvIAP1可导致70％的4龄幼虫死亡,同时在取食48 h后,HvIAP1基因的表达量下降了2.58倍.并且RNAi处理后1龄幼虫和4龄幼虫大部分个体在48 h内出现急性取食障碍现象,基本不取食直至死亡.上述结果表明,HvIAP1基因在茄二十八星瓢虫的生长发育过程中起重要作用,当该基因表达受阻,会直接影响茄二十八星瓢虫的取食、抑制其生长发育而死亡.这一研究表明HvIAP1基因可作为潜在的防治茄二十八星瓢虫的RNAi靶标基因.     

细胞色素P450介导的昆虫抗药性的分子机制

细胞色素P450(简称P450) 对杀虫剂的代谢作用直接影响到昆虫对杀虫剂的耐受性和杀虫剂对昆虫的选择性,由P450介导的杀虫剂代谢解毒作用的增强是昆虫产生抗药性的常见而重要的机制。P450介导的杀虫剂代谢抗性具有普遍性、交互抗性与进化可塑性的特点,涉及P450基因重复与基因扩增、基因转录上调以及结构基因的变异等多样化的分子机制,并且多重机制的共同作用可以导致高水平抗药性。这些研究发现说明,无论是昆虫抗药性机制的研究,还是抗药性监测与治理都要有动态的、因地制宜的理念。     

棉铃虫中肠微粒体P450的分离纯化

为深入研究棉铃虫Helicoverpa armigera细胞色素P450的结构与功能,需要分离不同型的P450蛋白。作者建立了适用于棉铃虫中肠微粒体P450的纯化方法,包括聚乙二醇8000（PEG8000）沉淀、高效疏水作用色谱（HPHIC）和高效离子交换色谱（HPIEC）等连续分离步。SDS-PAGE（银染）显示,棉铃虫中肠微粒体经以上步骤分离纯化后,在含P450的馏分中检测出分子量分别为58 kD、47 kD、56 kD和45 kD的4条蛋白带。 P450的回收率为14.3%,比含量提高了39倍。     

孑遗植物银杏群体遗传多样性的ISSR分析

采用ISSR分子标记技术,对江苏泰兴、美国纽约的栽培银杏(Ginkgo biloba)群体和中国3个可能为野生的银杏自然群体(浙江西天目山、贵州务川、湖北大洪山区)的遗传多样性水平和群体遗传结构进行了研究。用13个引物对5个群体共66个样品进行扩增,共得到88个清晰的扩增位点,其中多态性位点62个,多态位点百分率(PPB)为70．45％。POPGENE分析结果表明：与其他裸子植物相比,银杏具有丰富的遗传变异(He=0．2408;Ho=0．3599)。贵州务川群体的遗传多样性水平最高(PPB=56．82％,He=0．2089,Ho=0．3087),江苏泰兴栽培群体(PPB=34．09％,,Ho=0．1269,Ho=0．1858)和美国纽约的栽培群体(PPB=23．86％,,He=0．0884,Ho=0．1312)的遗传多样性水平较低。Nei′s遗传多样性分析和AMOVA分析表明,3个可能的自然群体间出现了一定程度的遗传分化(Gst=0．1476,Φst=14．26％)。群体间一定程度的遗传分化可能是人为选择压力和基因流障碍引起的。根据Nei′s遗传距离矩阵分别构建了群体间和个体间的遗传关系树状图。由UPGMA聚类分析可知,贵州务川群体与浙江西天目山群体优先聚类;美国纽约群体与湖北大洪山群体具有较近的亲缘关系,它们可能为同一野生群体的后裔。通过对银杏群体遗传结构的分析并结合群落学调查研究,结果表明：贵州务川银杏群体很可能为野生自然群体。基于银杏群体遗传学和生态学的研究结果,建议在自然银杏群体最适生境和遗传多样性最高的贵州务川建立银杏保护区。由于银杏群体间出现了一定程度的分化,建议3个自然群体间可进行植株和幼苗相互移栽,以提高群体间的基因交流,以最大限度地保护银杏的遗传多样性。     

海草床恢复研究进展

海草床是热带和温带重要的海洋生态系统,是许多海洋动物的栖息地、生存场所和食物来源地,具有重要的生态系统服务价值。20世纪以来,全世界的海草床衰退严重,仅1993年到2003年间约有2.6×104km2消失,达到15%,开展海草床的生态恢复已迫在眉睫。总结了海草床衰退的原因及恢复的主要方法。海草床衰退的原因包括自然灾害和人类活动的影响。海草床恢复的方法包括生境恢复法、种子法和移植法。移植法是目前最常用的方法,可分为草皮法、草块法和根状茎法。比较了各方法的优缺点,即(1)生境恢复法投入少、代价低,但周期长;(2)种子法破坏小,但种子难收集、易丧失、萌发率低;(3)草块法成活率高,但对原海草床有破坏作用;(4)根状茎法节约种源,但固定困难。因此,海草床恢复的具体方法取决于种源地、移植地及恢复的目标。我国的海草研究与恢复尚处在起始阶段,移植法应是目前我国海草床恢复的首选方法。就未来我国海草恢复的关键技术和研究重点提出了建议。     

分子证据支持蓝药蓼和大铜钱叶蓼归入冰岛蓼属

蓝药蓼Polygonum cyanandrum Diels和大铜钱叶蓼P.forrestiiDiels是否应归于冰岛蓼属Koenigia至今未得到很好的解决。本文利用叶绿体DNA的atp B-rbc L序列来评价这两个物种的亲缘关系和属的归属。对这两个物种以及相关代表种的atp B-rbcL序列分析发现,该片段的长度有较大的变异。从753bp到902bp;存在丰富的系统发育变异位点。系统发育分析表明：蓝药蓼和大铜钱叶蓼与冰岛蓼丘islandica聚为支持率较高的分支。而蓼属Polygonum代表种和其他属的代表种组成另外的分支,表明这两个种应置于冰岛蓼属。这一结果与花粉和染色体证据相吻合。根据这些证据以及形态学特征,还对冰岛蓼属与蓼属的范围与界定进行了讨论。