迁飞昆虫生物学参数反演及种类辨识分析

虫害严重威胁着我国的粮食安全,迁飞昆虫中有许多是农业害虫,其远距离迁飞是导致虫害异地暴发的重要原因.昆虫雷达是观测昆虫迁飞最有效的工具,在迁飞昆虫的监测和预警中发挥着越来越重要的作用,但传统昆虫雷达不能准确获取昆虫的各项生物学参数,因此无法实现昆虫种类的精确识别.随着雷达技术的创新和发展,通过昆虫雷达获得较为准确的昆虫生物学参数成为可能,为基于昆虫雷达实现迁飞昆虫个体种类辨识提供了依据.本文综述了从雷达回波中提取多频和极化散射参量,然后基于不同的电磁散射反演昆虫生物学参数的方法,并对比分析了基于不同方法的昆虫体重、体长、体宽和振翅频率的反演精度.最后基于生物学参数,采用5种机器学习算法以高精度实现了 23种迁飞昆虫的种类辨识,并分析了昆虫生物学参数的测量误差对迁飞昆虫种类辨识精度的影响,初步验证了利用雷达实现高精度迁飞昆虫种类辨识的可行性.     

片突菱纹叶蝉感染枣疯植原体与Wolbachia的检测及系统发育分析

[目的]探讨片突菱纹叶蝉Hishimonus lamellatus Cai et Kuo不同种群中枣疯植原体与沃尔巴克氏体Wolbachia的感染情况和Wolbachia在不同器官组织分布,明确枣园菱纹叶蝉中Wolbachia的感染类型和分类地位,为研究Wolbachia感染对枣疯植原体潜在介体叶蝉生物学及生态学影响奠定基础.[方法]通过枣疯植原体和Wolbachia的基因特异性引物对片突菱纹叶蝉田间自然种群和实验室种群进行分子检测和鉴定.[结果]田间采集的片突菱纹叶蝉成虫植原体感染率在55％-61％之间,而Wolbachia感染率为3％-4％.田间采集的片突菱纹叶蝉自然种群经室内饲养,在1-4龄若虫中检测到Wolbachia,2-5龄若虫中检测到了植原体.片突菱纹叶蝉实验室饲养无植原体种群在其卵巢、卵和若虫中发现感染Wolbachia,在其唾液腺和消化道也检测到了Wolbachia,感染率在58％-100％之间.基于Wolbachia的wsp基因构建系统发育树,发现片突菱纹叶蝉体内的2个Wolbachia株系同属于B大组,但不同于B大组其他株系,属于新株系wLam1和wLam2.[结论]片突菱纹叶蝉成虫采自田间种群可以感染枣疯植原体和Wolbachia,无植原体叶蝉实验室饲养种群成虫感染Wolbachia显著高于田间种群,片突菱纹叶蝉体内2个Wolbachia株系属于B大组.这一研究结果为Wolbachia作为介体叶蝉生物防治剂进一步利用提供了基础信息.     

抗虫和感虫大豆混播对产量及害虫种群发生和昆虫群落多样性影响

[目的]利用大豆高抗虫和高感虫品种混播,明确有效控害保产的最优比例,以实现大豆生产中有效的害虫生态防控和提高大豆产量.[方法]本研究选取高抗(Lamar;R)和与高感(JLNMH;S)斜纹夜蛾Spodoptera litura的大豆品种,进行不同比例的种子混播种植(即R、S单作,90％R和10％S(9R1S)、80％R和20％S(8R2S)、70％R和30％S(7R3S)、50％R和50％S(5R5S)混播),探究对大豆产量和主要害虫种群发生及昆虫群落多样性的影响.[结果]不同比例混播处理间斜纹夜蛾和筛豆龟蝽Megacopta cribraria的百株虫量无显著差异,但均显著低于S单作.混播处理8R2S和9R 1S以及R单作下昆虫群落多样性指数(H)和均匀度指数(E)显著高于其他试验处理,而优势度指数(C)显著低于其他试验处理.此外,昆虫群落丰富度指数(D)随着高感虫大豆混播比例的增加而降低;其中,混播处理8R2S和9R1S,以及R单作都显著高于S单作.对于大豆产量,混播处理显著影响大豆百株籽粒重,但对千粒重的影响不明显.其中,R单作和9R1S混播方式下大豆百株籽粒重最高,且有随着高抗虫品种(R)混播比例的增加而提高的趋势.[结论]高抗虫和高感虫品种混播可有效降低大豆主要害虫发生,且R混播比例≥80％能有效提高昆虫群落多样性、均匀度和丰富度,并对大豆产量提高有利.大豆生产中,建议采用80％以上的高抗虫品种与高感虫品种混播以实现大豆控害保产的生态防控效果.     

基于Illumina HiSeq测序技术研究吡虫啉对意大利蜜蜂雄蜂的影响

[目的]雄蜂对蜂群繁衍有着非常重要的作用.本研究旨在探究吡虫啉对意大利蜜蜂Apis mellifera Ligustica雄蜂生长发育和基因表达产生的影响.[方法]以意大利蜜蜂雄蜂为研究对象,分别以0.00001、0.0001和0.001 μg/μL浓度的吡虫啉对雄蜂幼虫进行连续饲喂处理.每天观察并记录幼虫的发育形态及死亡率,在雄蜂幼虫后期(移虫后6d)测量幼虫体重.利用Illumina HiSeq测序技术对经吡虫啉处理的雄蜂进行转录组测序,进而对差异表达基因进行深入分析.[结果]取食吡虫啉后的雄蜂幼虫,体重低于正常雄蜂,当浓度高于0.0001μg/μL时差异显著;雄蜂幼虫取食吡虫啉后出现死亡现象,且死亡率随吡虫啉浓度的升高而增大;差异表达基因分析结果上调与下调基因数量分别为390个和130个.GO富集分析结果上调基因共分布于55个GO条目,富集基因数量最多的是细胞进程、细胞、细胞组件、细胞膜、细胞膜组件、结合,下调基因共分布于48个GO条目,富集基因数量最多的是细胞进程、细胞、细胞组件.富集在有关生殖功能的差异表达基因中,上调基因数量为21个,下调基因数量为5个.KEGG代谢通路富集分析结果上调基因富集在159个通路上,其中富集基因数最多的是蛋白质消化吸收和神经活性配体-受体相互作用通路.下调基因富集在71个通路上,其中富集基因数最多的是溶酶体、胰液分泌、神经活性配体-受体相互作用通路.[结论]吡虫啉能抑制意大利蜜蜂雄蜂的生长发育,甚至造成幼虫死亡,同时,可以影响雄蜂的神经系统、代谢系统和生殖系统等.本研究结果为蜜蜂资源保护提供理论依据.     

稻飞虱嗅觉相关基因及功能的研究进展

稻飞虱是我国及亚洲各水稻产区的重大害虫,在我国成灾危害的种类主要为白背飞虱Sogatella furcifera、褐飞虱Nilaparvata lugens、灰飞虱Laodelphax striatellus.稻飞虱不仅通过韧皮部吸取汁液而且传播多种水稻病毒,对我国水稻每年产量巨大损失.目前,稻飞虱对多种常用化学杀虫剂产生了较高的抗性.因此,急需寻找新的绿色防治方法.当前,"反向化学生态"是化学防治的理想替代方案之一,即通过研究昆虫重要的嗅觉基因功能,揭示嗅觉感受机制,从而找到对昆虫具有吸引作用的小分子化合物,制备诱芯进行田间诱集的绿色防控方法.已有研究证实,嗅觉感受在稻飞虱对水稻植株的定位及危害中发挥重要作用,近年有关稻飞虱嗅觉感受分子机制研究方面也取得不少进展.本文对此进行综述和展望,以期为推动基于嗅觉感受的稻飞虱绿色防控技术的研发提供参考.     

MicroRNA对不完全变态昆虫变态及生殖调控作用的研究进展

MicroRNAs(miRNAs)是一类在真核生物中由内源基因编码的小分子RNA,参与昆虫变态、生殖发育、细胞分化等多种重要生物学过程,在转录水平上发挥重要作用.在完全变态昆虫中,大量调控其变态及生殖的miRNA被广泛报道且进行了深入的研究,但miRNA调控不完全变态昆虫的变态及生殖发育的研究仍比较少,对其具体的调控机制也需要进一步阐明.为此,本文综述了近年来miRNA在调控不完全变态昆虫(以直翅目飞蝗Locusta migratoria、半翅目褐飞虱Nilaparvata lugens和蚜虫以及部分蜚蠊目昆虫为代表)的变态及生殖方面的研究进展,以期深化理解miRNA对不完全变态昆虫变态和生殖发育方面的机制,为害虫生态治理和综合防控提供科学依据.     

安徽4个不同地区石菖蒲中挥发油成分及其质量差异分析

运用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）对安徽4个不同地区石菖蒲中挥发油成分进行分析,并对其质量进行评价。结果显示,皖南山区、大别山区、安庆及芜湖地区石菖蒲挥发油中依次分别鉴定出45、52、48、54种化合物,共同化合物为25种,各产地已鉴定的25种共同化学成分含量分别占各自总成分的93.27%、84.75%、90.73%、92.84%,其中含量最高的β-细辛醚含量占比依次为54.73%、50.12%、57.24%、60.15%,其次α-细辛醚依次为32.18%、30.14%、28.15%、26.15%,4个地区石菖蒲挥发油中均不含黄樟醚。不同地区石菖蒲中挥发油化合物存在一定差异,安徽地区石菖蒲安全性均较高且大别山区石菖蒲最为优质。     

不同采收期罗布麻和白麻药材化学成分的差异分析

建立高效液相色谱法,分别测定不同采收期的新疆产罗布麻和白麻药材中绿原酸、金丝桃苷、异槲皮苷、三叶豆苷、紫云英苷、芦丁和白麻苷的含量,进而分析2种药材的最佳采收期。发现不同采收期的新疆产罗布麻和白麻药材中绿原酸、金丝桃苷、异槲皮苷、三叶豆苷、紫云英苷、芦丁和白麻苷的含量存在一定差异,并且罗布麻和白麻呈现出不同特点。以《中国药典》中罗布麻含量测定项下的金丝桃苷为指标,罗布麻和白麻的最佳采收期都是6、7月;但是,以7个成分的总含量和6个黄酮的总含量为指标,罗布麻的最佳采收期是8、9月,白麻的最佳采收期仍是6、7月。该结果可为确定罗布麻和白麻药材的采收时间提供一定参考。     

二烯丙基二硫对荷S180肉瘤小鼠的辐射增敏效应

研究大蒜素重要活性成分二烯丙基二硫(Diallyl disulfide,DADS)对荷S180肉瘤小鼠的辐射增敏效应。利用X射线对荷瘤小鼠全身辐照。测量肿瘤体积、重量;检测肿瘤组织中细胞凋亡及Bcl-2、Bax、caspase-3等凋亡因子的表达。同时测定了DADS对S180细胞增殖及细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)的影响。结果显示:与对照组、单纯药物组及单纯辐照组相比,DADS联合辐照组小鼠的肿瘤体变小、重量减轻(P<0.01);肿瘤组织中TUNEL阳性细胞增多(P<0.01);Bax、caspase-3表达增强,而Bcl-2表达减弱。此外,DADS引起了S180细胞内大量ROS的产生。结果提示DADS对荷S180肉瘤小鼠具有辐射增敏效应,其机制与上调Bax、Caspase-3、下调Bcl-2表达及诱导肿瘤细胞产生ROS有关。     

靶向白介素-1α基因沉默的Hela229稳定细胞系的构建

目的：构建针对IL-1α基因的shRNA表达载体,筛选能够抑制Hela229细胞内源性IL-1α表达的shRNA,建立无内源性IL-1d表达的Hela229稳定细胞系.方法：根据shRNA的设计原则,以IL-1 αcDNA oligo为模板设计一段21 bp核苷酸目标序列,构建成siRNA的DNA模板并克隆到shRNA表达载体pRNAT-U6.1/Neo中,获得靶向抑制IL-1α基因的重组shRNA质粒,转染Hela229细胞,经G418筛选后获得单克隆稳定细胞株,用ELISA方法在蛋白水平上检测IL-1α基因的沉默效果.结果：经酶切鉴定和测序分析确定IL-1 α-shRNA重组质粒构建正确,ELISA筛选出能够显著抑制内源性IL-1α表达的shRNA,获得沉默内源性IL-1 α表达的单克隆稳定的Hela229细胞株.结论：靶向IL-1α基因的重组shRNA表达质粒可显著抑制Hela229细胞内源性IL-1α的表达,成功构建靶向IL-1α基因沉默的Hela229稳定细胞系.