植物-害虫-天敌互作机制研究前沿

植物-害虫-天敌之间的三级营养互作关系是当今进化生态学和化学生态学研究领域的前沿课题,也是寻找害虫可持续控制途径的重要基础。自2006年以来,我国昆虫学家在973项目《重大农业害虫猖獗危害的机制及可持续控制》的支持下,围绕害虫、植物、天敌协同进化机理的关键科学问题,以棉花-害虫-天敌、水稻-害虫-天敌和蔬菜-害虫-天敌系统为研究对象开展研究,发现OsHI-LOX参与虫害诱导的水稻茉莉酸(JA)信号途径合成,并通过水稻对二化螟和褐飞虱不同抗性作用的调控;寄主植物烟草受到棉铃虫和烟青虫危害后将被诱导产生化学防御作用,但它们的作用不同;绿叶挥发物(3Z)-hexen-ol是寄生蜂天敌定位寄主的最关键化合物,植物-害虫-天敌之间的互作关系受到光周期和CO2浓度升高而改变;植物对害虫直接的防御和通过寄生蜂对害虫的间接防御存在"权衡"关系;转基因棉花种植加重了盲椿象灾变。这些研究成果在Science,New Phytology,Plant Journal,Plant,Cell and Environment等刊物上发表论文150余篇,极大地提高了我国在作物-害虫-天敌三者之间关系的研究水平。     

普通齿蛉幼虫的呼吸系统及呼吸行为

研究了普通齿蛉Neoneuromus ignobilis Navás幼虫的呼吸系统及其呼吸行为。结果表明:普通齿蛉幼虫为全气门式(10对气门)呼吸系统,前中胸、中后胸之间、腹部8节各有1对气门,腹部8节各有气管鳃1对,前6对细短,管状,有较短绒毛,后2对气管鳃较粗长,呈羽毛状。腹部1～7节各有1对毛簇,第8腹节无毛簇。侧纵干气管较粗,4束,自前胸前缘部分成左右2组,每组两根侧纵干气管,向胸腹部延伸,二级气管分别伸达各个气门和毛簇,腹部每节由毛簇处的二级气管分支而来的三级气管相连或延伸至消化道等处。气管鳃中无气管。有毛簇呼吸、气门呼吸和体壁呼吸3种呼吸方式,在水中以毛簇呼吸为主,在陆上进行气门呼吸和体壁呼吸。     

APC/CCdh1 controls CtIP stability during the cell cycle and in response to DNA damage

Human cells have evolved elaborate mechanisms for responding to DNA damage to maintain genome stability and prevent carcinogenesis. For instance, the cell cycle can be arrested at different stages to allow time for DNA repair. The APC/C^Cdh1 ubiquitin ligase mainly regulates mitotic exit but is also implicated in the DNA damage‐induced G₂ arrest. However, it is currently unknown whether APC/C^Cdh1 also contributes to DNA repair. Here, we show that Cdh1 depletion causes increased levels of genomic instability and enhanced sensitivity to DNA‐damaging agents. Using an integrated proteomics and bioinformatics approach, we identify CtIP, a DNA‐end resection factor, as a novel APC/C^Cdh1 target. CtIP interacts with Cdh1 through a conserved KEN box, mutation of which impedes ubiquitylation and downregulation of CtIP both during G₁ and after DNA damage in G₂. Finally, we find that abrogating the CtIP–Cdh1 interaction results in delayed CtIP clearance from DNA damage foci, increased DNA‐end resection, and reduced homologous recombination efficiency. Combined, our results highlight the impact of APC/C^Cdh1 on the maintenance of genome integrity and show that this is, at least partially, achieved by controlling CtIP stability in a cell cycle‐ and DNA damage‐dependent manner.     

害虫天敌的植物支持系统

保护天敌,使天敌长期有效地控制害虫是保护性生物防治的核心内容。其中,植物在维持和促进天敌控制害虫中的重要性和作用越来越受到关注。本文概述了各种支持天敌发挥效能的植物类群,论述了蜜源植物、储蓄植物、栖境植物、诱集植物、指示植物、护卫植物等在支持天敌生存和繁殖方面的生物功能,评述了研究和应用这些植物时需注意的问题,提出了科学利用这些植物以维持和增强农业生态系统中天敌发挥控害作用的植物支持系统,并指出了由于对这些植物类别的界定和定义模糊所带来的不便,给出了相应的建议。     

定量评价天敌昆虫控害功能的稳定同位素方法

天敌在区域性多作物农田景观系统中辗转捕食害虫,对调节和控制害虫种群数量发挥着非常重要的作用。明确天敌昆虫的食物来源和扩散规律是定量评价其控害功能的重要环节。其中,稳定同位素标记方法是追溯生物个体的食物来源和探究其运动规律的重要手段。本文首先介绍该标记方法的基本原理,接着以天敌昆虫龟纹瓢虫Propylea japonica(Thunberg)为例,应用稳定同位素碳标记方法追溯其在棉花和玉米农田景观系统中取食来源与食物比例;最后叙述了稳定同位素方法的应用前景和存在的问题。     

稻纵卷叶螟和白背飞虱序列危害及间隔天数对水稻生理生化的影响

【目的】为了解稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis和白背飞虱Sogatella furcifera的复合危害对水稻产量相关因子和相关酶类的影响。【方法】本文设定两种害虫的先后危害顺序,并通过调整两者开始危害的时间,研究了受害后水稻在灌浆期根、茎和叶片中淀粉和蔗糖含量的变化以及蔗糖合成酶(Sucrose synthase,SS)和蔗糖磷酸合成酶(Sucrose phosphate synthase,SPS)活性的变化。【结果】随着接虫量的增加,水稻不同组织内各生理指标与对照相比均显著下降。随着间隔天数的增加,先接白背飞虱为害要重于先接稻纵卷叶螟。比如叶片中蔗糖含量在先接稻纵卷叶螟的处理中随着间隔天数的增加显著增加,相应的SPS活性显著增加,间隔24 d的处理显著高于间隔6 d和12 d;而先接白背飞虱的处理中蔗糖含量与SPS活性均显著降低,间隔24 d的处理显著低于间隔6 d和12 d的处理。茎部淀粉含量在先接稻纵卷叶螟的处理中随着间隔天数的增加逐渐增加,SS活性显著增加,而先接白背飞虱的处理中淀粉含量和SS活性均显著降低;叶片中淀粉含量均随着间隔天数的增加逐渐降低,而相应的SS活性在先接稻纵卷叶螟的处理中显著增加,在先接白背飞虱的处理中相反。另外,接虫量和间隔天数间有显著的交互作用。【结论】本研究对指导水稻生产中的"两迁害虫"防治具有潜在应用价值。     

乙醇消耗菌的分离鉴定及其对基因工程集胞藻乙醇产量的影响

为研究产乙醇基因工程集胞藻培养液中的乙醇消耗菌污染情况及其对乙醇产量的影响,从污染的培养液中分离出4株乙醇消耗菌,通过16S rDNA、26S rDNA序列分析对分离出的菌株进行鉴定,并研究其乙醇消耗能力及对基因工程集胞藻乙醇产量的影响。结果表明,分离出的4株菌分别为红酵母(Rhodotorula sp.)、季也蒙酵母(Meyerozyma guilliermondii)、短波单胞菌(Brevundimonas sp.)、微杆菌(Microbacterium sp.)。其中乙醇消耗能力最强的是红酵母,乙醇比消耗速率达到391 g/(1015 cfu?d);其次为季也蒙酵母,乙醇比消耗速率为80.1 g/(1015 cfu?d);短波单胞菌和微杆菌的乙醇比消耗速率远低于红酵母和季也蒙酵母。将分离出的菌株与产乙醇集胞藻共培养7d后,污染红酵母、季也蒙酵母、短波单胞菌、微杆菌的实验组乙醇产量分别下降了53.8%、23.6%、40.7%、27.3%。4株菌对基因工程集胞藻的生长无明显影响,均通过直接消耗乙醇而降低集胞藻的乙醇产量。