棉铃虫表皮蛋白基因CP22和CP14的表达特征及其对甲氧虫酰肼的响应

为揭示棉铃虫Helicoverpa armigera表皮蛋白（cuticular protein，CP）基因在其生长发育及应对药剂胁迫中的作用，克隆棉铃虫2个CP基因CP22和CP14，利用实时荧光定量PCR技术分析其在不同发育阶段和不同组织中的相对表达量，并于显微镜下观察甲氧虫酰肼亚致死剂量处理后棉铃虫3龄幼虫的表皮形态，并用实时荧光定量PCR技术测定药后CP22和CP14基因的相对表达量。结果显示，CP22和CP14的开放阅读框全长分别为570 bp和393 bp，分别编码189个和130个氨基酸；CP22和CP14都具有1个几丁质结合域，属于CPR家族RR-1亚类；CP22和CP14基因均在棉铃虫5龄幼虫表皮中表达水平高；这2个基因在棉铃虫幼虫期的表达水平高于在卵期、蛹期和成虫期的表达水平，且在4龄幼虫体内表达量最高，在蜕皮后随着日龄的增加表达量逐渐降低；甲氧虫酰肼处理后棉铃虫3龄幼虫表皮黑化、皱缩，发生蜕皮异常，显微观察显示其内外表皮分离，真皮细胞解体；甲氧虫酰肼处理后24 h和48 h，棉铃虫CP22和CP14基因的相对表达量显著上调。表明棉铃虫CP22和CP14基因参与棉铃虫幼虫蜕皮，并且响应甲氧虫酰肼胁迫，可作为防治棉铃虫的潜在靶标基因。     

禾谷缢管蚜水通道蛋白基因RpAQP1的克隆、分子特性和表达分析

为探究禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi (Linnaeus)水通道蛋白基因RpAQP1的序列特征及其在不同龄期的表达,利用RT-PCR和RACE技术克隆了RpAQP1基因的cDNA全序列,采用生物信息学软件分析了RpAQP1编码蛋白的特性,利用qRT-PCR分析了RpAQP1在不同龄期的表达量。结果显示:禾谷缢管蚜水通道蛋白基因RpAQP1的cDNA全长为1 216 bp,其750 bp的开放阅读框编码250个氨基酸,蛋白分子量为27.36 kD。RpAQP1属于水通道蛋白亚家族DRIP(果蝇内嵌蛋白Drosophila integral protein)的一员,具有6个跨膜区,2个保守的NPA结构单元和1个压缩区域Ar/R;qRT-PCR结果显示,RpAQP1在整个发育历期均有表达,其在2龄若蚜中表达水平最高,是成蚜表达量的1.432倍;在4龄若蚜中表达量最低,为成蚜表达量的0.444倍,显著低于其它龄期,而其余各龄期RpAQP1表达量无显著差异。     

有翅型和无翅型小麦禾谷缢管蚜转录组差异分析

为有效防控有翅型小麦禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi,以浙江省小麦主要害虫禾谷缢管蚜为研究对象,比较分析其有翅型和无翅型转录组之间的差异,筛选差异表达基因,并对差异表达基因进行功能注释和代谢通路分析,采用实时荧光定量PCR（real-time fluorescence quantification PCR,RT-qPCR）技术对转录组测序结果进行验证。结果显示,经过StringTie软件组装,共获得39 699条unigenes。注释到NCBI-NR、GO、KEGG、Pfam、Swiss-Prot和eggNOG六个数据库中unigenes数量分别为24 120、17 351、17 137、17 532、15 494和23 128条,分别占unigenes总数量的60.76%、43.71%、43.17%、44.16%、39.03%和58.26%。有翅型和无翅型禾谷缢管蚜之间共筛选到6 747个基因差异表达显著,其中289个基因上调表达,其他6 458个基因下调表达,大多数差异表达基因集中在糖代谢及氨基酸代谢等信号通路上,表明禾谷缢管蚜翅型分化可能与能量分配有关。UGT、MME、GST和ABCG14四个基因的RT-qPCR测定结果与转录组测定结果一致,表明转录组测序数据准确可信。     

基于EPG分析无翅型和有翅型柑橘蚜虫的取食行为

为明确无翅型、有翅型柑橘蚜虫取食行为的差异,采用EPG技术对褐色橘蚜Toxoptera citricida(Kirkaldy)和棉蚜Aphis gossypii Glover的有翅型、无翅型成蚜在柑橘苗上的取食行为进行测定。结果表明,褐色橘蚜无翅型和有翅型的EPG均记录到7种取食波形,依次为非刺探波np、路径波A、B和C、电位下降波pd、韧皮部取食波E1和E2;棉蚜无翅型和有翅型的EPG记录到9种取食波形,除上述7种外,还包括木质部主动吸食波G和口针阻碍波F。褐色橘蚜有翅型和无翅型的np波持续时间为25.73 min和8.39 min,二者间差异显著;棉蚜有翅型的np波持续时间、刺探次数、C波次数分别为27.34 min、19.16次、20.21次,显著高于无翅型,而刺探总持续时间为332.66 min,显著低于无翅型。棉蚜的C波次数及总持续时间、刺探次数、pd波次数及总持续时间均显著高于褐色橘蚜,而E2波总持续时间及平均持续时间均显著小于褐色橘蚜。表明棉蚜无翅型比有翅型在柑橘上更容易取食,影响有翅型蚜虫取食的抗性因子可能位于柑橘表面;褐色橘蚜比棉蚜对柑橘的适应性更强。     

小菜蛾三类主要化感受体基因的虫态、组织和性别表达特异性分析

为明确小菜蛾Plutella xylostella体内主要化感受体的表达分布特性，通过对特定组织转录组数据分析并结合半定量RT-PCR测定，研究小菜蛾气味受体（odorant receptor，OR）、离子型受体（ionotropic receptor，IR）和味觉受体（gustatory receptor，GR）3类化感受体基因在不同虫态、组织及性别中的表达特异性。转录组数据分析结果显示，共有48个OR、8个IR和15个GR基因在被测组织中表达，不同基因呈现不同的组织表达特异性。通过整合基因组和转录组数据分析共获得62个GR基因，其中48个为全长序列；系统进化树分析结果表明，48个全长GR中3个属于CO₂受体，10个属于糖受体，35个属于苦味受体；成虫头（去除触角后）、触角、足、翅、雌成虫产卵器及4龄幼虫头部分别表达19、22、27、21、24和21个GR基因；成虫性别间比较发现，PxylGR2、PxylGR20、PxylGR61基因在雌成虫头部中表达量较高，PxylGR5、PxylGR23、PxylGR34、PxylGR37基因在雌成虫触角中表达量较高，PxylGR37、PxylGR53、PxylGR54基因在雌成虫足中表达量较高，而PxylGR17、PxylGR21和PxylGR22基因在雄性翅中表达量较高。     

白菜型油菜BraSAUR基因家族鉴定及其表达分析

SAUR(Small auxin-up RNA)是生长素早期响应逆境胁迫的基因,本文研究白菜型油菜全基因组中SAUR家族的信息,分析了该家族成员的基本特征。以强抗寒性白菜型冬油菜品种陇油7号（L7）和弱抗寒性冬油菜品种陇Lenox（X）为试验材料,采用低温和干旱处理,应用荧光定量技术分析不同基因在不同品种中的表达特性,筛选差异表达基因,为研究生长素早期应答基因调控白菜型冬油菜生长点发育机理提供支撑。结果表明：白菜型油菜的BraSAUR基因共有142个,在10条染色体中不对称分布,主要分布在2、3号染色体上,基因长度较短,且大多数基因没有内含子。qRT-PCR结果表明,低温处理后,与CK相比,在两个品种的叶片中,Bra029452的表达量变化趋势不同,24 h时在L7中的表达量是X的24倍,在生长点中,Bra010501在L7中24 h时表达量达到CK的4倍,而在X中是先增加后降低的趋势。模拟干旱胁迫后,Bra029452在L7的叶片中的表达量均显著高于CK,在X中则是逐渐降低,在L7的生长点中1 h和24 h表达量均高于CK,但在X中则表现为先降低后升高。低温胁迫和干旱胁迫条件下,Bra029452基因表达量在强抗寒性油菜品种L7的叶片及生长点中均逐渐升高,可推断该基因同时参与白菜型冬油菜耐受低温、干旱的调控过程。     

棉铃虫BR-C Z4基因的克隆及表达分析

为明确转录因子广泛锌指复合物（broad-complex,BR-C）Z4亚型在棉铃虫Helicoverpa armigera生长发育过程中的作用,基于2-十三烷酮（2-tridecanone,2-TD）处理的棉铃虫幼虫中肠转录组数据克隆获得BR-C Z4的开放阅读框（open reading frame,ORF）序列,对其氨基酸序列和编码蛋白质进行生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR（real-time fluorescence quantitative PCR,qPCR）技术分析BR-C Z4基因在棉铃虫不同龄期、不同组织和2-TD处理6龄幼虫中的表达规律以及其和Ⅳ型几丁质酶（chitinase IV,CHT4）编码基因在4~6龄初、末期幼虫中的表达规律。结果表明,克隆获得的棉铃虫BR-C Z4基因的ORF为1 347 bp,编码448个氨基酸,预测编码蛋白质的分子量和理论等电点分别为49.8 kD和7.75,且主要定位于细胞核中。系统进化分析结果显示,棉铃虫BR-C Z4与家蚕Bombyx mori和烟草天蛾Manduca sexta的BR-C Z4亲缘关系最近。BR-C Z4基因在棉铃虫整个生长期均有表达,在3龄期的相对表达量最低而在预蛹期的相对表达量最高;该基因在棉铃虫6龄幼虫的脂肪体、中肠、体壁和头部均有表达,在头部的相对表达量最低,在中肠中的相对表达量最高; BR-C Z4和CHT4基因在棉铃虫4~6龄末期幼虫中的相对表达量均显著高于4~6龄初期幼虫;相关性分析结果显示BR-C Z4和CHT4的相对表达量呈极显著正相关;随着2-TD处理浓度的增加,棉铃虫BR-C Z4基因的相对表达量总体呈现先上升后下降的趋势,其中15 mg/g浓度处理20 h时BR-C Z4基因相对表达量达到峰值,而20 mg/g浓度处理6 h时BR-C Z4基因相对表达量降到最低,为对照的22.73%。推测BR-C Z4基因在棉铃虫变态发育和应对2-TD胁迫过程中发挥着重要作用。     

向日葵3个谷胱甘肽-S-转移酶GST基因的克隆及表达模式分析

从向日葵转录组测序结果中获得了3个对盐胁迫有响应的谷胱甘肽-S-转移酶（GST，EC2.5.1.18）GST基因，构建了系统进化树并进行分析，得知这3个基因属于Tau型GST，并将它们命名为HaGSTU26（HanXRQChr04g0127901）、HaGSTU8（HanXRQChr06g0177581）、HaGSTU27（HanXRQChr10g0316331），然后以向日葵Sk02R为试验材料，克隆这3个基因，并进行了不同组织和不同胁迫条件下的表达分析。序列分析表明：HaGSTU26基因组为1674bp，CDS（编码蛋白序列）长666bp，编码221个氨基酸，由2个外显子和1个内含子组成；HaGSTU8基因组为2271bp，CDS长654bp，编码217个氨基酸，由2个外显子和1个内含子组成； HaGSTU27基因组为663bp，CDS长663bp，编码220个氨基酸,由1个外显子组成。实时荧光定量PCR分析表明：向日葵HaGSTU26、HaGSTU8、HaGSTU27基因在不同组织（根、幼叶、成熟叶、茎、幼茎、苞叶）中表达量不同，其中，HaGSTU26基因和HaGSTU27基因在根中表达量最高，而HaGSTU8基因在苞叶中表达量最高，但这3个基因均在成熟茎中的表达量最低。在不同胁迫条件下，测定这3个基因在向日葵幼苗中的表达量，结果表明在盐及ABA胁迫下，基因表达量均随着处理时间的增加而呈现先增加后下降的趋势。其中，在盐胁迫下，HaGSTU26基因在12 h后相对表达量最高，HaGSTU8及HaGSTU27基因表达量在3h后相对表达量最高。在ABA胁迫后，HaGSTU26及HaGSTU27基因表达量在12 h后相对表达量最高，HaGSTU8在24 h后相对表达量最高。在冷胁迫下，HaGSTU26和HaGSTU27基因上调表达,它们分别在3、24 h后相对表达量最高，HaGSTU8基因下调表达，其相对表达量随处理时间的延长呈现逐渐减少的趋势。在热胁迫条件下，这3个基因的相对表达量随着胁迫时间的延长而增加,均在24 h后表达量最高。以上结果说明这3个基因对不同非生物胁迫（盐、ABA、冷、热胁迫）均有响应。     

广聚萤叶甲雄虫生殖系统特异性精液蛋白基因的筛选及表达分析

为明确广聚萤叶甲Ophraella communa雄虫精液蛋白基因在性别间的表达差异并筛选出在雄虫生殖系统特异性表达的基因，从转录组及蛋白组数据库选取13个精液蛋白基因，采用实时荧光定量PCR技术检测其在广聚萤叶甲不同性别、组织及发育阶段的表达特征。结果显示，在广聚萤叶甲雄虫13个精液蛋白基因中，有9个精液蛋白的mRNA表达水平在雄虫中更高，有5个精液蛋白基因具有专一的雄虫生殖系统特异性，分别为PGK、sucA、ENO、SDH和PLA2b基因，在雄虫生殖系统中的表达量分别较其在头部的表达量高273.01倍、401.48倍、11.21倍、64.27倍和1.86倍。PGK、sucA和ENO基因均在广聚萤叶甲老熟蛹期急剧上调表达，在性成熟成虫中的表达量最高，分别是卵期表达量的43.48倍、31.03倍和11.89倍，三者具有明显的组织和发育阶段时空特异性，推测PGK、sucA和ENO基因参与广聚萤叶甲雄虫生殖的可能性较其余基因更高。     

沃尔巴克氏体感染对黑腹果蝇头部转录组的影响

为明确沃尔巴克氏体Wolbachia对果蝇神经行为影响的分子机制,采取转录组测序技术对感染沃尔巴克氏体和未感染的黑腹果蝇Drosophila melanogaster头部样本进行转录组测序、组装、注释,筛选感染沃尔巴克氏体wMel和未感染黑腹果蝇头部转录组间的差异表达基因,并选择差异表达基因中差异倍数较大或与神经行为相关的基因进行qPCR验证。结果表明,感染沃尔巴克氏体wMel和未感染黑腹果蝇头部差异表达基因有679个（差异倍数≥2,P<0.05）,其中,由于感染沃尔巴克氏体wMel而上调表达的基因有566个,下调表达的基因有113个。GO功能注释分析显示,差异表达基因与代谢过程、催化和结合功能相关。KEGG通路注释分析发现,差异表达基因主要富集在蛋白消化与吸收、内分泌、神经活性配体-受体互作以及激素合成等通路中。从差异表达基因中筛选出11个基因进行qPCR验证,有9个基因的表达趋势与RNA测序结果一致。表明沃尔巴克氏体可广泛影响果蝇头部基因的表达水平,暗示可能由此影响宿主的神经行为。     

四种P450基因调控小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的抗性

为研究CYP6家族P450基因在小菜蛾Plutella xylostella代谢氯虫苯甲酰胺中的作用,利用浸叶法测定不同小菜蛾种群3龄幼虫对氯虫苯甲酰的抗性水平,采用实时荧光定量PCR(quantitative realtime PCR,q RT-PCR)方法分析CYP1v3、CYP1v4、CYP6B6和CYP6f这4种P450基因在小菜蛾不同抗性种群体内的表达差异及杀虫剂的短期诱导效应,并通过RNA干扰技术沉默4种P450基因后分析小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的敏感性。结果显示,4种P450基因在中等抗性水平小菜蛾种群体内高表达;氯虫苯甲酰胺处理可诱导4种基因显著上调表达。分别沉默4种P450基因后,处理组小菜蛾的P450酶活力显著下降37.60%～54.82%,且处理组小菜蛾的死亡率显著高于对照组;同时沉默4种基因处理组的小菜蛾P450酶活力显著低于其他各处理组。表明4种P450基因可能同时参于小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的代谢。     

异色瓢虫与七星瓢虫细胞色素P450、抗菌肽和溶菌酶基因的鉴定及表达分析

为探究异色瓢虫Harmonia axyridis环境竞争力的来源,以七星瓢虫Coccinella septempunctata为对照,采用同源比对法对两者细胞色素P450（cytochrome P450,CYP450）、抗菌肽和溶菌酶基因进行鉴定,并对差异表达基因进行分析和荧光定量PCR验证。结果显示,在异色瓢虫中共发现89个CYP450基因、25个抗菌肽基因和18个溶菌酶基因;在七星瓢虫中共发现127个CYP450基因、17个抗菌肽基因和9个溶菌酶基因。异色瓢虫编码抗菌肽和溶菌酶的基因较七星瓢虫存在明显的扩增,而CYP450基因的扩增少于七星瓢虫,表明抗菌肽家族在异色瓢虫环境竞争过程中有着更重要的作用;通过转录组的差异表达分析以及荧光定量PCR验证,发现大部分抗菌肽和溶菌酶基因在脂肪体中高表达,据此推测脂肪体为2种瓢虫抗菌肽等免疫因子的主要合成场所。     

水稻抗白叶枯病基因Xa47(t) a的敲除及抗性鉴定

为鉴定水稻Xa47(t)a基因对白叶枯病的抗性,以水稻种质L214为材料,通过构建针对Xa47(t)a基因的Xa47(t)a-Cas9敲除载体来获得敲除突变体,利用生物信息学技术对突变的Xa47(t)a基因进行突变类型分析,同时采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)技术分析突变体中Xa47(t)a及病程相关基因的表达情况,并于水稻孕穗期对突变体及其野生型植株接种11株白叶枯病菌Xanthomonas oryzae pv. oryzae菌株进行抗性鉴定。结果表明,在Xa47(t)a基因的第2外显子区域进行基因编辑后成功获得25株T₀代突变体株系;测序分析发现T₀代突变体株系中有13种不同的突变体类型,其中纯合突变体有3种类型,且突变位点均在靶标位点的11位碱基处缺失1～4个A碱基;氨基酸序列分析发现大部分突变体中Xa47a编码的蛋白翻译会提前终止,由原来的803个氨基酸变为144～166个氨基酸;qPCR分析结果表明突变体中Xa47(t)a及大部分病程相关基因的表达水平显著低于野生型株系;抗性鉴...     

柑橘衰退病毒含量对其蚜传效率的影响

为明确毒源植株和蚜虫中柑橘衰退病毒(Citrus tristeza virus,CTV)的发生情况与蚜虫传播CTV能力的关系,将褐色橘蚜、棉蚜、橘二叉蚜和绣线菊蚜置于分别感染了4个CTV分离株的锦橙上取食24 h后,运用巢式RT-PCR和实时RT-PCR检测蚜虫和锦橙的带毒情况,并分析蚜虫的传毒能力。结果显示,蚜虫中CTV的平均带毒率为0.76~0.84,其中棉蚜的最高,其次为绣线菊蚜、褐色橘蚜和橘二叉蚜。锦橙中各CTV分离株的含量差异不大,与蚜虫传毒效率间无显著相关性;也未发现蚜虫带毒率与其传播CTV能力之间存在相关性。蚜虫体内CTV的含量为5.36×103±2.33×103~2.01×106±3.67×105拷贝,褐色橘蚜中含量最高,其次为棉蚜、橘二叉蚜和绣线菊蚜;且高蚜传能力CTV分离株在褐色橘蚜体内的含量远高于低蚜传能力分离株。表明蚜虫体内CTV的含量可能与蚜虫传毒能力有关。     

草地贪夜蛾潜在RNAi靶标致死基因及纳米载体介导RNAi技术的应用和展望

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda是一种世界性重大农业害虫,在全球多个国家普遍发生,其幼虫可为害玉米、水稻等多种农作物。该虫于2019年初入侵我国,对我国农业生产构成了严重的威胁,防控形势严峻。为寻求一种草地贪夜蛾的绿色防控方法,本文对草地贪夜蛾潜在RNA干扰(RNA interference,RNAi)靶标致死基因、RNAi传统双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)递送技术的瓶颈以及纳米载体介导的RNAi技术应用进行概括,并对纳米载体介导的RNAi技术应用前景进行展望。     

青杨天牛幼虫响应低氧胁迫的转录组分析

为探究青杨天牛Saperda populnea幼虫低氧适应的分子机制，分别对青杨天牛幼虫进行常氧（21%氧浓度）、中度缺氧（14%氧浓度）和重度缺氧（7%氧浓度）处理，采用高通量测序技术对低氧胁迫下青杨天牛进行转录组测序与组装、功能注释与分类、差异基因筛选与分析，采用实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR，qPCR）技术对转录组测序结果进行验证。结果表明，与常氧处理相比，14%和7%氧浓度处理下青杨天牛幼虫显著差异表达基因数分别为31个和1 525个。低氧胁迫后青杨天牛幼虫的显著差异表达基因功能主要富集到跨膜转运蛋白活性、细胞或亚细胞组分运动、微管运动等。低氧胁迫后青杨天牛幼虫差异表达基因代谢通路主要富集到氮代谢、蛋白质消化吸收、昼夜节律和环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）信号通路等。qPCR检测结果与转录组测序结果一致，表明转录组测序结果可靠。     

大螟两个mGST1基因的时空分布及经氯虫苯甲酰胺诱导后的表达情况

为明确微粒体谷胱甘肽S-转移酶（microsomal glutathione S-transferase,mGST）是否参与大螟Sesamia inferens对氯虫苯甲酰胺的解毒代谢，采用Illumina深度测序技术分析大螟转录组数据获得mGST1基因序列，利用实时荧光定量PCR技术测定其在大螟不同龄期幼虫和4龄幼虫不同组织中的表达模式，及经不同浓度氯虫苯甲酰胺处理不同时间后的相对表达量。结果表明，共获得2个mGST1基因序列，分别命名为SimGST1-1和SimGST1-2(GenBank登录号分别为OL770267和OL770268)。SimGST1-1和SimGST1-2的开放阅读框分别为456 bp和447 bp，分别编码152个和149个氨基酸，均具有昆虫mGST的特征序列。SimGST1-1和SimGST1-2在大螟不同龄期幼虫体内均有表达，且在4～6龄幼虫体内的相对表达量显著高于1～3龄幼虫。SimGST1-1在4龄幼虫中肠和脂肪体中的相对表达量显著高于在头部和表皮中的相对表达量，SimGST1-2在头部和中肠中的相对表达量显著高于在表皮和脂肪体中的相对表达量。与对照组...