昆虫口腔分泌物效应子及其在害虫防治中基于RNAi技术的应用展望

昆虫口腔分泌物(oral secretion, OS),又称返吐液,是昆虫唾液腺分泌的唾液和肠道分泌物的混合液。昆虫取食寄主植物过程中,OS随之分泌至植物中,并影响植物的防御反应。RNA干扰(RNAinterference, RNAi)是研究昆虫基因功能有价值的反向遗传学工具,也是目前最有可能应用于害虫防治的新技术。本文主要综述了昆虫OS对寄主植物防御的影响、昆虫OS效应子的鉴定和OS效应子基于RNAi技术在害虫防治中可行性及应用前景。昆虫OS对寄主植物防御的影响主要表现为干扰植物的茉莉酸信号通路、筛管阻塞、Ca²⁺通路等防御反应,进而促进昆虫摄取食物。目前,昆虫OS效应子主要鉴定手段是通过昆虫唾液腺转录组分析和OS蛋白组分析;而已鉴定的OS效应子主要来源于刺吸式口器昆虫,在咀嚼式口器昆虫中的报道甚少;功能研究发现昆虫OS效应子在寄主植物中的表达会影响昆虫存活率、繁殖力和取食能力及昆虫和植物的其他重要生理指标,并通过鉴定OS效应子与植物防御机制的相互作用关系,进而证明OS效应子在昆虫与寄主植物关系中的重要性。基于RNAi技术,通过注射、饲喂和植物介导RNAi等方法在多种昆虫中产生了OS效应子基因下调和生长发育受影响的现象,由此说明OS效应子基因已具备作为RNAi靶标的条件。虽然目前研究尚处于实验室阶段,但已证明其应用于害虫防治方面具有一定的可行性。昆虫口腔分泌物是研究昆虫与寄主植物相互作用机制的新方向。最后,对OS未来潜在的研究方向进行了展望,以期对我国害虫防治的研究提供理论指导。     

鳞翅目昆虫抗病毒免疫反应的研究进展

鳞翅目昆虫种类繁多,对农业生产和人类生活产生重大影响,宿主昆虫与病毒相互关系的研究对于利用病毒杀虫剂进行害虫治理和益虫病毒性疾病的预防具有重要意义.因此,鳞翅目昆虫与病毒的互作研究显得尤为重要,宿主昆虫的免疫系统在抗病毒感染过程中发挥着关键作用,对病毒产生不同程度的免疫反应.本文综述了昆虫围食膜和中肠对病毒入侵的防御作用,病毒进入体腔后昆虫所产生的细胞免疫和体液免疫反应,以及RNAi、细胞的自噬与凋亡、Toll、Imd、JAK-STAT和STING信号通路等相关的抗病毒免疫途径,并对昆虫抗病毒免疫研究的制约因素和未来鳞翅目昆虫抗病毒免疫的研究重点进行了讨论,以期为害虫的生物防治和益虫疾病的防控提供理论依据.     

昆虫抗菌肽对肿瘤细胞的抑制作用研究进展

昆虫抗菌肽(antimicrobial peptide,AMPs)是一类昆虫先天免疫系统中十分重要的效应因子,它分子量小、热稳定,并且具有广谱抗菌性,能够抑制、杀死多种细菌、真菌.近几年来,由于昆虫抗菌肽具有抗肿瘤的活性且其不具有抗原性而受到研究者的广泛关注.昆虫种类多、分布广,因此昆虫抗菌肽具有很高的开发潜力和实际应用价值.但是,目前对于昆虫抗菌肽抗肿瘤能力的研究尚不够深入,对其作用机制还没有一套准确并且系统的理论.现在普遍认为昆虫抗菌肽的抗肿瘤机制与其抗菌机制类似,可以分为破坏细胞膜机制以及非破坏细胞膜机制,并且同一种昆虫抗菌肽可以通过多种方式来抑制甚至杀死肿瘤细胞,但是对正常真核细胞无明显的毒副作用.相较于传统化疗药物的无差别杀伤,昆虫抗菌肽在肿瘤治疗领域有着巨大潜力.本文简要综述了昆虫抗菌肽对肿瘤细胞的抑制作用及其作用机制,并对其开发潜力和实际应用价值进行了展望,以期为今后的研究提供理论支持.     

传粉昆虫下降背景下的授粉生态弹性: 内涵、机制和展望

全球传粉昆虫多样性正在下降, 如何保障农林生态系统传粉功能是当前研究的热点。理论上说, 传粉功能不仅与生态系统的传粉昆虫多样性相关, 还与生态系统的调节能力有关。近年来, 学者们逐渐认识到授粉生态弹性对传粉功能的影响。本文在回顾已有研究的基础之上, 总结传粉昆虫授粉生态弹性的内涵, 厘清授粉生态弹性与工程弹性、稳定性和抗性的异同。目前, 学者对授粉生态弹性形成机制开展广泛探讨, 提出功能冗余假说、密度补偿假说、响应多样性假说、连接周转假说和跨尺度弹性假说, 但这5个假说间的关系仍不清楚, 存在一词多义、词意混淆等现象。我们依次阐述功能冗余假说、密度补偿假说、响应多样性假说、连接周转假说和跨尺度弹性假说, 介绍不同假说中授粉生态弹性形成过程、研究热点和发展动态。通过解析授粉生态弹性的形成机制可知, 5个假说在内涵上存在紧密联系, 它们从不同空间尺度和研究对象下解释传粉昆虫授粉生态弹性的形成机制。未来授粉生态弹性研究将整合传粉昆虫群落动态和传粉功能动态的量化方法, 通过实验验证5个假说的合理性, 并揭示不同假说间的联系, 由此阐明授粉生态弹性的发生条件、形成阈值和动态规律。随着研究的深入, 授粉生态弹性理论有望用于指导农林生态系统传粉功能的经营管理。     

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.     

环境温度和体型大小对花绒寄甲成虫死亡率及产卵量的影响

[目的]花绒寄甲Dastarcus helophoroides是天牛类林木蛀干害虫的主要天敌昆虫,为提升花绒寄甲的人工繁育技术和繁育质量,在不同环境温度下,测试了不同体型大小的花绒寄甲对成虫死亡率和产卵量的影响.[方法]按成虫体型大小将花绒寄甲分成较大、较小和中等3组,根据前期不同温度下的饲养经验,分别测试成虫在20、24和28℃下的存活率和产卵量.[结果]体型相同的个体随环境温度升高死亡率增加;20℃时体型小的死亡率高,24℃和28℃各组死亡率无显著性差异;中等个体组在24℃和28℃下的产卵量大于在20℃下的产卵量;同一温度条件下,体型显著影响雌虫的产卵量,体型大者产卵量高.[结论]体型大小对成虫死亡率影响不明显,但对产卵量有较大影响.     

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.     

烟粉虱内共生菌Rickettsia在植物体内的形态及动态变化

[目的]通过研究烟粉虱Bemisia tabaci取食传入植物体内的昆虫内共生菌种类,探明其在不同植物中的分布形态及时空动态.[方法]以B型烟粉虱、棉花、番茄、豇豆为实验材料,利用常规PCR检测烟粉虱取食后传入植物体内的共生菌种类;利用透射电镜(Transmission electron microscope,TEM)检测Rickettsia传入植物后的分布及形态;利用q-PCR技术检测豇豆叶片中Rickettsia含量的动态变化.[结果]B型烟粉虱体内含有原生共生菌P0rtiera、次生共生菌Ricfettsia,Hamiltonella和Hemipteriphilus,但只检测到Rickettsia可经烟粉虱传入棉花、番茄、豇豆植物体内,并可在植物体内存活、转移.在3种植物体内Rickettsia均分布于叶片韧皮部的筛管细胞中.烟粉虱、棉花、番茄组织内的Rickettsia形态基本一致,但豇豆中Rickettsia在形态上较小而钝圆.相同数量的烟粉虱取食,在豇豆体内最先检测到Rickettsia.随着烟粉虱取食时间的增加,豇豆体内的Rickettsia含量先增加后下降;而当无烟粉虱持续取食时,一定时间段内豇豆体内的Rickettsia先下降再小幅度上升,并可以在一定时间内保持不变.基于16S rDNA序列的系统发育分析表明,传入棉花、番茄、豇豆叶片中的Rickettsia与B型烟粉虱体内的Rickettsia高度同源.[结论]Rickettsia可经烟粉虱取食传入植物体内,分布并存活于韧皮部的筛管细胞中,并可在植物不同叶片之间转移;在不同植物宿主中,Rickettsia的形态会发生轻微变化;烟粉虱对Rickettsia的传播效率受到植物种类的影响.     

双斑蟋营养成分分析及评价

由于具有较好的营养价值以及较高的食物转化效率,食用昆虫特别是蟋蟀受到普遍关注。在双斑蟋（Gryllus bimaculatus,GB）营养成分测定的基础上,对比家蟋（Acheta domesticus,AD）和黑蟋（Gryllus testaceus,GT）的营养及含量,分析评价了双斑蟋的使用价值。结果显示：双斑蟋水分含量71.0%、粗蛋白含量58.60%（干重）、粗脂肪含量28.90%（干重）、粗纤维含量7.23%（干重）、灰分4.93%（干重）;蛋白含量与黑蟋相当而高于家蟋,粗脂肪和灰分含量要高于家蟋和黑蟋;双斑蟋含有17种氨基酸,总氨基酸含量51.03%（干重）,必需氨基酸含量24.76%（干重）、占总氨基酸的48.3%,氨基酸含量低于其他两种蟋蟀;双斑蟋中常量元素含量最高的为钾（6 416 mg/kg,干重）、含量最低的是钙（92 mg/kg,干重）,微量元素中锌含量较高（241 mg/kg,干重）;双斑蟋油脂中不饱和脂肪酸的相对含量为65.33%,以亚油酸（37.05%）和油酸（25.86%）为主、饱和脂肪酸以棕榈酸（25.44%）和硬脂酸（8.74%）为主。双斑蟋的脂肪酸组成、含量与家蟋相近,而与黑蟋的脂肪酸组成差别较大,三种蟋蟀中含量最高的饱和脂肪酸为棕榈酸,而含量最高的不饱和酸为亚油酸。结果表明,双斑蟋的必需氨基酸组成符合FAO/WHO推荐的氨基酸构成比例的蛋白条件,具有较高的营养价值和食用价值。