改造病毒基因组增强病毒杀虫剂杀虫效率研究进展

由于基因工程技术的发展和安全性研究的深入,以重组杆状病毒为主的重组昆虫病毒杀虫剂的应用正面临着突破。文章综述了通过修饰或删除昆虫病毒某些基因、插入控制宿主发育、代谢激素或酶的基因、删除、修饰昆虫病毒基因组中特定的基因以扩大宿主域、应用RNA干扰技术提高昆虫病毒杀虫效率等构建重组昆虫病毒杀虫剂的技术路线,展望重组病毒杀虫剂的发展趋势。     

昆虫组蛋白修饰的研究进展

组蛋白修饰作为表观遗传修饰的一种主要形式,对基因表达和表型调控具有重要作用。组蛋白修饰的N端尾区可通过乙酰化、甲基化、磷酸化等修饰来改变染色质的状态以及调控基因的表达。与脊椎动物相比,昆虫种类繁多,且有变态发育、表型复杂等特征,可以成为探索动物社会行为、发育调控和毒理作用等表观遗传基础的模型。本文总结了昆虫组蛋白修饰的主要类型（乙酰化和甲基化修饰）及修饰酶的研究进展,对染色质免疫共沉淀测序技术（chromatin immunoprecipitation followed by sequencing,ChIP-seq）、染色质转座酶可及性测序技术（assay for transposase-accessible chromatin with high-throughput sequencing,ATAC-seq）、转录组测序技术（RNA-seq）、组蛋白修饰酶功能验证以及Western blot、免疫细胞化学（immunocytochemistry,ICC）、免疫组织化学（immunohistochemistry,IHC）、酶联免疫吸附测定（enzyme linked immunosorbent assay,ELISA）等免疫学方法进行了介绍,并综述了昆虫组蛋白修饰的功能,以期为进一步研究昆虫组蛋白修饰提供借鉴和参考。同时对加强昆虫组蛋白修饰在种群水平、跨代遗传等方面的研究进行了展望。     

温度胁迫下昆虫表观遗传机制的研究进展

温度是限制物种适应性分布的重要因子，决定着物种的分布和扩散区域。昆虫作为小型变温动物，对温度变化十分敏感，温度胁迫反应是其抵御极端环境的最保守的机制之一。其中表观遗传学为昆虫提供了更快的温度胁迫响应机制，与经典遗传学不同，表观遗传学在不改变DNA序列的前提下响应环境变化对基因表达产生快速而持久的影响。表观遗传调控包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、非编码RNA调控等，本文主要阐述了以上四个方面在昆虫响应温度胁迫中的应用和研究进展，以探究昆虫在温度变化中的适应能力。     

RNA干扰在鳞翅目昆虫中的应用研究进展

鳞翅目(Lepidoptera)是昆虫纲中的第二大目,现已经记载的鳞翅目昆虫多达18万个种.鳞翅目昆虫中的许多成员是重要的全球性农业害虫.多数鳞翅目害虫具有繁殖快、危害重、抗药性强及长距离迁飞等特性,对农业生产构成巨大威胁.RNA干扰(RNAi)技术是指通过将目的基因特异性同源双链RNA(dsRNA)导入到细胞内,引起与其同源的mRNA特异性降解,从而达成目标基因表达沉默的一种分子技术.目前该技术已被广泛应用于鳞翅目昆虫的基因功能研究和绿色害虫防治策略探索,并在近年来取得了显著成效和进展.基于此,对RNAi在昆虫中的作用机理进行了归纳和概括,并重点总结和探讨了近年来RNAi技术在鳞翅目昆虫基因功能研究以及鳞翅目害虫防治新方法探索方面取得的新进展,以期为鳞翅目昆虫相关科学研究和生产实践提供参考.     

昆虫与弹状病毒互作的研究进展

近年来宏基因组学研究的普及大大丰富了人们对RNA病毒多样性的认识,但对这些新发现病毒的生物学特性却所知甚少。本文围绕RNA病毒中一类重要的负单链RNA病毒--弹状病毒与其昆虫寄主互作的研究进行综述,总结已发现的弹状病毒及其昆虫寄主类型,共有20个属144种弹状病毒可以感染14个属的昆虫;根据已有的系统进化研究对弹状病毒的寄主起源进行推测;并以感染黑腹果蝇Drosophila melanogaster的sigma病毒(Drosophila melanogaster sigma virus,DMelSV)为主要对象,就弹状病毒引起的CO2麻痹致死症状以及昆虫寄主对其的免疫反应研究进行总结,而在对黑腹果蝇的研究中发现很多非经典免疫通路中的新抗病毒基因,暗示存在新的抗病毒免疫通路;通过飞虱、叶蝉与其传播的植物弹状病毒以及长须罗蛉Lutzomyia longipalpis与其传播的脊椎动物病毒的互作研究,发现Toll、IMD信号通路、细胞自噬及小RNA干扰(small interfering RNA,siRNA)通路等可能与昆虫对弹状病毒的免疫反应相关。昆虫是弹状病毒主要的寄主和媒介,也是病毒遗传多样性的储主,因此更好地研究和了解昆虫寄主与弹状病毒的相互关系,有助于病毒致病和传播机制以及昆虫抗病毒免疫机理的深入研究。     

昆虫翅发育研究的现状与前景

翅的形成有利于昆虫的迁移,一些害虫依靠强大的飞行能力扩散为害,致使农林业产业经济损失严重。目前,昆虫翅发育研究在遗传调控机理方面取得了大量突破性进展,作为生物器官的研究模型,昆虫翅为生物医学提供了良好的范本。为深入了解昆虫翅发育的研究进展和在植物保护及生物医学领域中的应用,本文介绍了昆虫翅发育的普遍调控机理,对比了不同变态发育类型代表性昆虫的翅发育关键调控基因及其作用机理,并结合最新涌现的RNA农药、纳米材料转染生物分子、基因编辑等技术,分析并展望了农业害虫防治中的翅模型研究的应用前景。     

实蝇科昆虫转录组研究进展

实蝇科昆虫种类繁多、危害巨大、入侵能力强,倍受植物检疫与入侵生物学领域的关注。转录组代表细胞或组织内全部的RNA转录本,反映特定状态下的基因表达模式。而依赖于高通量测序技术所衍生出的转录组测序给实蝇等非模式生物的研究带来了机遇。本文在检索实蝇科昆虫转录组序列数据和文献报道的基础上,针对实蝇科昆虫转录组的测序现状和初步应用进行了分析和总结,涉及重要经济实蝇的种类鉴定、基础生理、滞育、配子形成和交配生殖、解毒机制及防治和非编码RNA共6个方面。同时,提出了加强重要经济实蝇转录组研究的3个展望:一是加强结构基因组学和功能基因组学方面的多组学结合研究;二是开展microRNA(miRNA)等非编码RNA功能方面的探索研究;三是探索第三代测序技术的应用研究。     

昆虫神经肽tachykinin研究进展

神经肽是昆虫体内仅次于保幼激素和蜕皮激素的重要肽类激素。而速激肽与其他神经肽一样,属于典型的脑-肠肽,具有神经调节、神经递质或激素功能,其首先在粗糙型内质网中合成前体多肽,前体蛋白(多肽)在其N端具疏水结构的信号肽的引导下进入内质网后切除信号肽,然后经过一系列修饰后以颗粒状小分子多肽释放出来。在昆虫生长发育及生理行为方面发挥着同样重要的作用。本文从昆虫速激肽的发现、命名、分子特性、分离鉴定方法以及最新相关研究进展等做了全面的总结,为深入研究其复杂的生物学功能及在微生物-昆虫-植物三级营养中的作用,进一步探索害虫综合治理提供重要依据。     

黄瓜花叶病毒随体RNA的分子生物学

利用随体RNA对病毒的修饰作用。这种修饰作用随RNA的株系不同或改善症状或诱导症状,了解随体RNA的分子生物学,可以研究随体RNA在作物保护上的应用。     

昆虫氨肽酶N的研究进展

氨肽酶N(aminopeptidase N,APN)是一种偏好水解蛋白或寡肽N端中性氨基酸的酶,广泛分布于动植物中。在昆虫中,APN主要分布于中肠刷状缘膜上,涉及食物蛋白的消化以及Bt毒素对靶标害虫的作用。从APN的结构特征和分类地位、APN的分离纯化及其酶活性位点与结合位点的相关性、APN同工酶的区分特征及系统发育关系、APN同工酶的基因功能、不同APN同工酶在昆虫体内的分布及表达量、APN基因功能最新研究方法和结果以及APN与昆虫抗药性的关系等方面概述了昆虫APN的最新研究进展。鉴于昆虫体内受体的多样性、复杂性及当前研究手段的局限性,对APN功能的全面了解还有赖于研究方法的改进和提高而逐步深入。     

基于RNA干扰的生物农药的发展现状与展望

RNA干扰又称转录后基因沉默,是一种能有效沉默或抑制目标基因表达的新兴基因工程技术。基于RNA干扰的生物农药被认为是未来植保领域的颠覆性技术,将极大改变人类防治农业病、虫、草等有害生物的思路和策略。本文我们简单回顾了RNA干扰的基本作用机制和发展历程,全面总结了RNAi生物农药的研究水平和应用现状,深入分析了RNAi生物农药发展面临的机遇和挑战,以及未来的发展前景。以期为我国RNAi生物农药的研发提供参考。     

一种改良的快速提取小型昆虫总RNA的方法

硅粒吸附法是一种常用的植物总RNA提取方法,本文对其进行改良后应用于小型昆虫总RNA提取,同时与小型昆虫RNA提取常用的改进的一步法和Trizol法进行了比较.试验结果表明:改良的硅粒吸附法是一种经济高效的小型昆虫总RNA提取方法,RNA产率高,纯度佳.同时,整个试验操作步骤简单、省时(约1 h),所用试剂普遍、廉价.     

Insect Pests and Mites

Abstract

Weeds are major components of agro-ecosystems and they affect the biology of pests and beneficial insects in several ways; provision of flowers, presence of neutral insects, modification of crop microclimate, production of chemical stimulus, alteration of colonisation background, etc. The more relevant beneficial crop–weed–insect interactions are discussed. The role of weeds in regulating pest populations is illustrated by studies on bean (Phaseolus vulgaris L.) cropping systems, in which chemical interactions between Empoasca kraemeri Ross &; Moore and two grass weeds were identified. It is proposed to continue and develop this kind of research in order to incorporate weeds into pest control strategies.     

昆虫共生菌调控宿主生长发育和生殖的研究进展

共生菌参与昆虫宿主的多种生理活动,而昆虫则为共生菌提供了良好的增殖环境,两者互利共生。共生菌的种类、丰度和功能均因昆虫种类和发育阶段的不同而有所差异。该文总结了昆虫共生菌研究概况及已报道的昆虫共生菌种类,重点介绍了共生菌调控昆虫宿主生长发育和生殖的研究进展,包括共生菌通过协助宿主营养代谢及抵御病原菌来调控宿主的生长发育速率;胞内共生细菌沃尔巴克氏体Wolbachia通过胞质不亲和、雌性化、雄性致死以及诱导孤雌生殖调控宿主的生殖力;胞外共生细菌则通过参与宿主营养代谢、改变宿主生殖行为和影响宿主生殖细胞来调控昆虫宿主的生殖力,以及共生菌调控宿主生殖的可能分子机制。同时,该文还在深入探讨共生菌功能、拓宽研究宿主种类及共生菌在抗菌防虫中的应用等方面进行了展望。共生菌对昆虫宿主生长发育和生殖调控作用的研究有助于进一步揭示昆虫与共生菌的协同进化机制,并为进一步利用共生菌进行害虫治理奠定理论基础。     

高通量测序技术在害虫和害螨抗药性研究中的应用

螨类是陆生动物中仅次于昆虫的第2大类群。长期以来,对害螨抗药性的研究都落后于害虫。近年来,随着高通量测序技术的出现,开辟了害虫和害螨抗性机理研究和抗性监测的新局面。本文概述了高通量测序技术应用于害虫和害螨抗药性机理研究已取得的进展,介绍了利用高通量测序技术开发的抗药性监测新方法,并提出了害虫和害螨抗药性机理研究和田间种群抗性水平监测的发展方向。     

昆虫对双酰胺类杀虫剂抗性机制研究进展

双酰胺类杀虫剂是以昆虫鱼尼丁受体为作用靶标的新型杀虫剂,由于其作用机制独特,对多种鳞翅目害虫具有良好的防治效果而得到广泛应用。但已经有多种害虫的田间种群对该类药剂产生了抗性,甚至导致田间防治失败。本文在综述昆虫对双酰胺类杀虫剂抗性现状的基础上,重点总结了抗性机制方面的最新研究进展,并对今后的研究方向进行了展望,以期为进一步深入研究双酰胺类杀虫剂的抗性机制提供借鉴。     

卵菌与真菌Argonaute家族基因的生物信息学分析

 Argonaute蛋白广泛存在于真核生物与原核生物中,可在非编码小RNA或DNA的引导下,对完全匹配或部分匹配的靶标进行切割、翻译抑制或染色体修饰。本研究利用生物信息学对127种卵菌与真菌的基因组进行分析,旨在了解各个物种中AGO家族基因的数量、蛋白结构域、进化关系及转录模式等。结果发现,大部分卵菌与真菌的基因组中(51%)含有2个AGO基因,而疫霉菌和壶菌等平均含有4个以上。卵菌与真菌的AGO基因在进化上相互独立,多拷贝AGO基因可能是通过基因复制形成;大部分AGO基因具有6个可预测的功能域(即:N端、Linker 1、PAZ、Linker 2、MID和PIWI),并且在PAZ和PIWI功能域上,与核酸5'和3'端结合及与催化活性相关的氨基酸位点整体相对保守,仅个别位点存在一定的差异。侵染大豆过程中,大豆疫霉和终极腐霉的两对同源AGO基因具有保守的表达模式,且基因表达水平相对较高,可能具有相似的生物学功能。上述结果将为深入解析AGO介导的RNA干扰机制及生物学功能奠定基础。