Expression of a Bacillus thuringiensisdelta-endotoxin cry1Ab gene in Bacillus subtilis and Bacillus licheniformis strains that naturally colonize the phylloplane of tomato plants (Lycopersicon esculentum,Mills)

AIMS: To introduce a cry gene into microorganisms that naturally colonize the phylloplane of tomato plants to improve the persistence of the Cry proteins for controlling a South American tomato moth (Tuta absoluta, Meyrick, 1917). METHODS AND RESULTS: A cry1Ab gene isolated from a native Bacillus thuringiensis strain (LM-466), showing a relevant activity against T. absoluta larvae, was cloned into the shuttle vector pHT315 (Arantes and Lereclus 1991). The construct was introduced by electroporation into native Bacillus subtilis and Bacillus licheniformis strains, both natural inhabitants of the tomato phylloplane. Western analysis and toxicity assays against the target larvae proved that the successful expression of the gene was accomplished in host bacteria. Recombinant toxin displayed a similar LC50 value in comparison to native donor strain LM-466. Both transformed Bacillus survived for at least 45 days on the tomato leaf surface. CONCLUSIONS: Plant-associated microorganisms that naturally colonize the phylloplane could be useful as recombinant microbial delivery systems of toxin genes of B. thuringiensis. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: Modified microorganisms capable of surviving on leaf surfaces for several weeks with insecticidal activity should allow for a reduction in pesticide application.     

基于生物信息学的番茄潜叶蛾味觉受体基因家族特征及发育表达探究

昆虫的味觉受体是一类关键的化学感受器,能够探测外部环境的刺激,并对昆虫的寄主选择、摄食、交配和产卵等行为产生影响。本研究以重大入侵害虫番茄潜叶蛾Tuta absoluta（Meyrick）为研究对象,为明确番茄潜叶蛾味觉受体基因家族（Gustatory Receptor,GR）特征和探讨番茄潜叶蛾不同发育阶段GR家族基因的表达情况,利用生物信息学方法对番茄潜叶蛾GR基因进行鉴定、染色体定位、系统发育分析及龄期表达分析。结果表明,鉴定出番茄潜叶蛾GR基因62个,且分布于19条染色体上,编码蛋白质序列长度为318~2 034 bp,平均外显子（Exon）片段数量为5个,具有1~7个跨膜区。系统发育分析表明,番茄潜叶蛾GR基因可分为4个亚家族,包括苦味受体（35个）、二氧化碳受体（1个）、糖受体（5个）和Gr43a-like受体（7个）,其余基因则未分类。不同发育阶段的表达分析表明,番茄潜叶蛾GR基因在不同发育阶段的表达存在显著差异。研究结果为进一步明确番茄潜叶蛾味觉受体基因功能,揭示其与寄主植物的协同进化关系奠定了基础,这些发现为利用功能植物来控制番茄潜叶蛾提供了科学依据,并为从味觉受体角度开发新的害虫防控技术奠定基础。     

不同波长诱虫灯对红树林主要害虫的诱集作用

为了明确红树林几种主要害虫的最佳诱集波长,本文利用18种波长的太阳能自动诱虫灯在深圳福田红树林保护区虫害高发期进行野外诱集实验,分析了不同波长对3种主要红树林害虫的诱集作用。结果显示,灯诱昆虫共81种,优势种为海榄雌瘤斑螟Acrobasis sp.、八点广翅蜡蝉Ricania speculum(Walker)和毛颚小卷蛾Lasiognatha mormopa(Meyrick)。18种波长的诱虫灯中,368 nm(Y)对海榄雌瘤斑螟的诱集作用最强,日均诱集量为4.55头,340 nm波长对毛颚小卷蛾的诱集效果最好,日均诱集量达到5.45头,400 nm波长对八点广翅蜡蝉的诱集效果最佳,日均诱集量为2.64头。18种不同波长的诱虫灯对红树林3种主要害虫均有一定的诱集作用,对两种鳞翅目昆虫诱集作用较强的诱虫灯波长均集中在UV-A波段。     

温湿度对番茄潜叶蛾生长发育及繁殖的影响

番茄潜叶蛾Tuta absoluta Meyrick(鳞翅目Lepidoptera)已经成为中国一种重要的农业害虫.了解温湿度对其发育期的影响对预测其种群动态至关重要.本研究采用两性生命表的方法,在相对湿度10％、25％、50％和75％下测定番茄潜叶蛾化蛹率、羽化率及产卵量,在温度15℃、20℃、25℃、30℃和35℃下测定番茄潜叶蛾各虫态发育历期、世代周期、幼虫存活率、成虫存活率、单雌产卵量等.结果表明,番茄潜叶蛾化蛹率、羽化率及产卵量随着湿度的升高呈现出先升高后下降的趋势,相对湿度75％为其最适发育湿度;在不同温度条件下发育历期随着温度的升高而逐渐缩短,15℃下发育历期最长为63.3 d,30℃恒温下仅为23.6 d,35℃下无法完成世代的发育;雌成虫在25℃条件下繁殖最快,产卵量最高,单雌产卵量为112粒;净增值率、周限增长率随温度的升高先增后减,说明高温和低温均不适合番茄潜叶蛾种群数量增加,25℃是最适发育温度.     

番茄潜叶蛾卵黄原蛋白受体基因TaVgR在生殖发育调控中的作用

【目的】本研究旨在明确卵黄原蛋白受体(vitellogenin receptor, VgR)在番茄潜叶蛾Tutaabsoluta生殖发育过程中的功能,为潜叶类害虫的绿色防控提供候选靶标。【方法】基于番茄潜叶蛾转录组数据,采用RT-PCR扩增TaVgR基因cDNA全序列,并进行生物信息分析;通过RT-qPCR分析TaVgR在番茄潜叶蛾不同发育阶段(1-4龄幼虫、1-7日龄雌蛹和雌成虫)和雌成虫不同组织(头、体壁、前肠、中肠、后肠、卵巢、脂肪体和马氏管)中的表达模式;进一步利用RNAi抑制番茄潜叶蛾雌蛹体内TaVgR的表达,并观测沉默TaVgR基因后番茄潜叶蛾卵巢发育及繁殖力的变化。【结果】克隆获得番茄潜叶蛾TaVgRcDNA(GenBank登录号: MZ682118)序列,其开放阅读框序列长5 496 bp,编码1 831个氨基酸,推测的蛋白分子量约为206 kD,等电点为5.17,信号肽包含N-端前18个氨基酸残基,并具有典型LDLR家族蛋白保守功能域。RT-qPCR结果显示,TaVgR转录水平随着番茄潜叶蛾龄期的增加逐渐上升,雌成虫羽化后达到最高水平;TaVgR在番茄潜叶蛾雌成虫的卵巢中表达量最高。TaVgR RNAi对初期雌蛹中TaVgR的表达抑制率为62.04%~72.55%,导致卵黄蛋白在卵巢中的沉积受阻,卵巢管和卵粒长度缩短,成虫10日单雌总产卵量及后代卵孵化率降低,最终引起番茄潜叶蛾繁殖力下降。【结论】TaVgR基因在番茄潜叶蛾雌成虫和卵巢中高表达,且沉默该基因严重阻碍其卵巢发育和降低繁殖力。本研究为开发以VgR基因作为靶标的鳞翅目害虫防治新技术奠定了理论基础。     

番茄潜叶蛾求偶与交配节律研究

明确昆虫求偶及交配等生殖行为的节律,对于性信息素引诱剂的研发与田间合理应用具有重要的指导意义。本研究对番茄潜叶蛾雌虫的求偶行为和雌雄成虫的交配行为节律进行了探究。结果表明,番茄潜叶蛾雌虫主要在亮期进行求偶,亮期开始前少数个体出现求偶现象,亮期开始求偶率迅速增加,在0.5 h内达到高峰期,高峰期平均求偶率达80%以上。不同日龄求偶率不同,2～3日龄为该虫求偶最活跃龄期。番茄潜叶蛾雌雄间交配主要发生在亮期,亮期0.5 h到达高峰期,交配率达90%,与雌虫求偶高峰期吻合。番茄潜叶蛾雌、雄虫一生均可进行多次交配,雌虫7 d内最高交配4次。相对于雌雄比1∶1,雌雄比1∶2的交配率有所降低,而雌雄比2∶1的交配率和平均交配时长均有所上升。本研究证实了番茄潜叶蛾主要在亮期进行求偶和交配,且求偶和交配行为存在明显的节律性,雌、雄蛾一生均可进行多次交配。