LncRNA在柑橘木虱与黄龙病病原菌互作中的差异表达分析及验证

为明确柑橘黄龙病的唯一自然传播媒介——柑橘木虱Diaphorina citri的长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是否参与调控黄龙病病原菌Candidatus Liberibacter asiaticus(CLas)的侵染及复制,采用生物信息学预测及PCR扩增方法进行lncRNA的预测、特征分析、验证及差异表达分析。结果显示,柑橘木虱的13个转录组RNA-Seq数据中共有10 192个lncRNA基因,对应15 747条lncRNA转录本;与蛋白质编码基因相比,柑橘木虱lncRNA具有更少的外显子数量和更短的转录本长度;随机选取的10条lncRNA基因中,有7条lncRNA基因在无菌柑橘木虱广州品系或赣州品系中有表达,其中1条lncRNA基因TCONS_00034665在无菌广州品系和无菌赣州品系中存在差异表达;带菌和无菌柑橘木虱成虫中预测获得2个差异表达的lncRNA基因TCONS_00096118和TCONS_00234564,实时荧光定量PCR验证发现TCONS_00234564与预测结果一致,在带菌柑橘木虱成虫中高表达。表明lncRNA参与了黄龙病病原菌与寄主柑橘木虱的互作。     

草地贪夜蛾对化学农药和Bt作物的抗性机制及其治理技术研究进展

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(Smith)是一种重要的经济作物害虫,在美洲玉米种植区均有发生。近几年该害虫迅速蔓延至非洲和东南亚等地区,并于2018年12月下旬在中国云南省被发现,对玉米生产造成严重威胁。化学农药和Bt作物是目前防治草地贪夜蛾的最主要手段,但大量研究表明,草地贪夜蛾已经形成了具有高抗药性和Bt抗性的种群。本文介绍了草地贪夜蛾抗药性和Bt抗性现状,从抗性相关因子的表达调控和靶标位点变异2个方面论述了草地贪夜蛾抗药性和Bt抗性机制,总结了目前草地贪夜蛾抗药性和Bt抗性的治理策略,并结合中国实际情况探讨了草地贪夜蛾综合防控的发展方向,以期为该害虫的防控提供参考。     

草地贪夜蛾对Bt玉米的抗性与治理对策思考

Bt玉米已在美洲广泛种植20多年,成功控制了欧洲玉米螟Ostrinia nubilalis、草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda等玉米重大害虫为害。然而,近年来相继报道在波多黎各、巴西、阿根廷因草地贪夜蛾产生抗性而导致一些Bt玉米抗虫性丧失。尤其是在热带和亚热带地区,多数Bt玉米品种商业化种植仅3年就丧失了对草地贪夜蛾的抗性。本文分析了草地贪夜蛾的生物学和生态学、对Bt杀虫蛋白抗性遗传特征和交互抗性特性、种群抗性基因频率等内因对抗性演化的影响,以及Bt玉米种植的生态环境、耕作栽培制度、Bt玉米种类、抗性治理策略实施情况等外部环境因素对抗性演化的影响。根据我国玉米种植的生态格局,提出了"整体布局,源头治理"的抗性治理对策。即在草地贪夜蛾周年繁殖区要谨慎种植Bt玉米,尤其是避免种植表达Cry1Ab杀虫蛋白的Bt玉米,以避免源头产生抗性而危及温带玉米主产区。遵循差异化(不同杀虫作用机理)选择Bt玉米品种原则,制定精准抗性监测计划,以高剂量-庇护所为抗性治理基本策略,在Bt玉米资源有限的情况下,落实好庇护所尤为重要。     

草地贪夜蛾CRAL_TRIO结构域基因家族的基因组鉴定及其表达特征分析

为明确重大入侵性害虫草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda CRAL_TRIO结构域基因的功能,利用同源比对法鉴定该害虫基因组中的CRAL_TRIO结构域基因,利用系统进化树和基因染色体定位探究其进化关系,使用数字基因表达谱分析其在不同发育阶段的表达情况,并采用反转录PCR技术分析19个CRAL_TRIO结构域基因在雌雄成虫不同组织中的表达特征。结果显示,从草地贪夜蛾基因组中鉴定到46个CRAL_TRIO结构域基因,所编码的氨基酸序列存在典型CRAL_TRIO结构域,且该结构域中有8个保守的氨基酸位点。系统进化树和基因染色体定位分析表明,多数草地贪夜蛾CRAL_TRIO结构域基因通过基因复制进化而来。基因表达谱分析发现,草地贪夜蛾CRAL_TRIO结构域基因在不同发育阶段的表达可聚为2组,其中一组在幼虫前期高表达,另一组在6龄幼虫期、蛹期和成虫期高表达。挑选验证的CRAL_TRIO结构域基因大部分在触角和脑中高表达,有2个基因在触角中特异性表达,部分在复眼中具有较高的表达量,表明这些CRAL_TRIO结构域基因在草地贪夜蛾嗅觉和视觉行为调控中起重要作用。     

入侵云南草地贪夜蛾种群对5种常用Bt蛋白的敏感性评价

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J. E. Smith)是原分布于美洲大陆热带和亚热带地区的一种重要玉米害虫。在当地,种植抗虫转基因玉米是防控草地贪夜蛾危害的主要手段。该虫于2019年1月入侵我国云南省,为明确入侵我国云南的草地贪夜蛾种群对常用Bt蛋白的敏感性水平,本文通过饲料表面涂抹法测定了瑞丽草地贪夜蛾幼虫对Cry1Ab、Cry1Ac、Cry1F、Cry2Ab以及Vip3A等5种Bt蛋白的敏感性。结果表明:几种常用Bt蛋白对瑞丽草地贪夜蛾致死作用顺序为Vip3ACry1AbCry1FCry2AbCry1Ac,对草地贪夜蛾抑制生长发育的顺序为Cry1AbCry1FVip3ACry1AcCry2Ab。此外,与美国相对敏感种群比较,云南瑞丽草地贪夜蛾种群对Cry1Ab、Cry1Ac、Cry1F、Cry2Ab和Vip3A的敏感性指标在0.28～3.76之间,表明该入侵种群对此5种Bt蛋白均未产生抗性。此研究可为将来建立以转Bt基因玉米作为防控草地贪夜蛾的技术体系提供依据。     

草地贪夜蛾对农药主要抗性机制的概述

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda是一种迁飞性害虫,源自美洲,已入侵非洲和亚洲部分国家并暴发成灾,2019年初入侵我国,严重威胁着我国玉米、小麦等粮食作物。目前草地贪夜蛾的防治主要依赖于化学农药和种植转基因作物。因长期使用农药,草地贪夜蛾已经对氨基甲酸酯类、有机磷酸酯类和拟除虫菊酯类等多种杀虫剂产生了不同程度的抗性。草地贪夜蛾对不同种类杀虫剂表现的抗性机制不同,主要有代谢抗性和靶标抗性2种。本文主要从代谢抗性和靶标抗性2个方面分别综述了草地贪夜蛾对不同种类杀虫剂的抗性机制,分析草地贪夜蛾对不同杀虫剂的抗性作用方式,并对草地贪夜蛾抗药性管理和监测进行展望。     

安徽省草地贪夜蛾对杀虫剂的敏感性和靶标突变检测

采用饲料混毒法测定了安徽省6个地区的草地贪夜蛾3龄幼虫对4种常用杀虫剂的敏感性,并对其靶标的抗性突变频率进行检测,以明确2020年迁入安徽省的草地贪夜蛾对杀虫剂的敏感性现状,为后续制定科学防控措施提供依据。结果显示,马鞍山和宿州草地贪夜蛾种群对氟苯虫酰胺分别产生了11.3倍和10.1倍的抗性;而对甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、茚虫威和氯虫苯甲酰胺尚未产生抗性。且这4种杀虫剂的靶标基因均未检测到抗性位点突变情况。以上结果表明,6个地区的草地贪夜蛾对甲维盐、氯虫苯甲酰胺和茚虫威均较敏感,在田间防治中仍可轮换使用该类型杀虫剂。部分地区的草地贪夜蛾对氟苯虫酰胺产生了中等水平抗性,因此以后应该减少该药剂的使用频次。     

草地贪夜蛾取食诱导玉米叶片转录组分析

为阐明玉米响应草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda取食胁迫防御反应的分子机制,利用RNAseq技术对草地贪夜蛾取食的玉米叶片进行转录组测序分析,并对抗虫代谢产物生物合成途径中的基因进行筛选鉴定。结果显示,与未接虫对照相比,草地贪夜蛾取食18 h导致玉米叶片中有1 645个基因差异表达(log2|处理/对照|1且FDR0.05),其中上调表达基因有1 352个,下调表达基因有293个。茉莉酸、水杨酸、乙烯等植物激素生物合成与信号转导途径相关基因大多上调表达,其中44个茉莉酸途径相关基因全部上调表达,说明该途径在玉米响应草地贪夜蛾取食诱导的防御反应中发挥着核心作用,其它激素生物合成与信号转导途径发挥协同作用。玉米重要抗虫次生代谢物苯并噁唑嗪酮类生物合成相关基因中有9个基因上调表达;15个萜烯挥发物生物合成相关差异表达基因中有14个上调表达,包括8个萜烯合成酶基因和1个CYP基因CYP92C5。表明草地贪夜蛾取食会诱导玉米复杂的植物激素途径和基因调控机制,激活以次级抗虫代谢物合成为主的防御反应。     

基于转录组测序解析草地贪夜蛾对溴氰虫酰胺的解毒代谢分子机制

为阐明草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda对溴氰虫酰胺的解毒代谢分子机制,通过LC₅₀的溴氰虫酰胺诱导草地贪夜蛾3龄幼虫后,利用酶活测定和转录组测序鉴定解毒代谢相关基因,并采用实时荧光定量PCR技术对细胞色素P450单加氧酶(cytochrome P450 monooxygenase,P450)基因进行验证分析。结果表明,经LC₅₀的溴氰虫酰胺处理后,草地贪夜蛾3龄幼虫体内3种解毒代谢酶活性较对照均有所升高,但仅P450活性较对照显著升高,而谷胱甘肽S-转移酶和羧酸酯酶与对照无显著差异。经LC₅₀的溴氰虫酰胺处理后草地贪夜蛾3龄幼虫转录组中共筛选到1 408个差异表达基因,其中上调表达的基因有935个,下调表达的基因有473个。药物代谢-细胞色素P450通路、药物代谢-其他酶通路及细胞色素P450对异生物质的代谢通路中有超过20个基因存在差异表达。在草地贪夜蛾转录组中筛选鉴定到121个P450基因,其中,属于CYP2、CYP3、CYP4以及Mito家簇的基因分别有9、45、58和9个,而经LC_5...     

三唑磷对斑马鱼H19和Sox2OT基因表达调控的影响

长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA) 是指长度大于200 nt且不具有编码蛋白质功能的一类RNA分子。当生物体暴露于环境污染物时，其lncRNA通常会异常表达，并与癌症等疾病的发生相关。采用亚致死浓度的三唑磷处理斑马鱼后，利用人源基因芯片初步筛选出了异常表达的斑马鱼lncRNA，并通过生物信息学软件预测了与lncRNA相互作用的微RNA (micro RNA, miRNA)及其靶基因，最后通过实时荧光定量PCR验证了该miRNA及其靶基因在斑马鱼中的表达，从而构建起了长链非编码RNA-微RNA-信使RNA (lncRNA-miRNA-mRNA) 的调控网络。荧光定量PCR检测结果表明:与空白对照组相比，经三唑磷处理后，斑马鱼lncRNA Sox2OT基因的表达下调了35%；lncRNA H19基因的表达上调了1.41倍，而与其可能存在相互作用的dre-let-7c基因的表达则下调了78%，同时dre-let-7c的靶基因ddx18的表达上调了2.11倍；差异均达显著水平 (P < 0.05)。据此推测，在三唑磷的作用下，lncRNA H19可能作为靶基因ddx18的竞争性内源RNA而与dre-let-7c发生相互作用，从而调控靶基因ddx18的表达。因此，lncRNA H19、dre-let-7c及ddx18都有可能作为生物标志物用于监测三唑磷对环境和生物体的影响。     

基于全长转录组测序的稻秆潜蝇解毒代谢相关基因筛选

为筛选水稻害虫稻秆潜蝇Chlorops oryzae潜在的解毒代谢酶基因，利用PacBio Sequel Ⅱ测序平台对稻秆潜蝇幼虫进行全长转录组测序，基于测序结果筛选稻秆潜蝇的解毒代谢相关基因谷胱甘肽S-转移酶（glutathione S-transferase，GST）基因、羧酸酯酶（carboxylesterase，CarE）基因和细胞色素P450（cytochrome P450，CYP450）基因，并检测其在稻秆潜蝇不同发育阶段的相对表达量。结果表明，对稻秆潜蝇进行测序得到18 100条去冗余转录本序列，共有16 283条序列得到注释。通过比对分析共筛选出8条GST、12条CarE和28条CYP450基因序列，这些基因在稻秆潜蝇不同发育阶段的表达量具有显著差异，表明不同虫态的稻秆潜蝇其解毒代谢能力可能不同。此外，还筛选到1 452个lncRNA序列，以及176个潜在的lncRNA靶基因序列，其中4个与解毒代谢基因相关。表明筛选获得的稻秆潜蝇解毒代谢酶基因及lncRNA靶基因可用于后续该虫的潜在抗药性研究及防治药剂筛选。     

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。     

斜纹夜蛾四龄幼虫暴食相关基因的鉴定和通路分析

为绿色高效防治斜纹夜蛾Spodoptera litura,采用高通量测序技术对斜纹夜蛾暴食前期（3龄期）和暴食初始期（4龄期）进行转录组测序,筛选暴食前期和暴食初始期斜纹夜蛾差异基因,并对其高表达基因的代谢通路进行KEGG富集分析,随机选择缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解通路的5个关键基因对其表达量进行测定,以验证转录组测序结果的正确性。结果显示,从转录组数据中共拼接了17 045条unigenes,其中有876条是新发现的unigenes,16 625条unigenes有注释信息;5个基因的实时荧光定量PCR结果与转录组测序分析结果一致,表明转录组分析结果可信;在暴食初始期高表达的基因主要为血淋巴脂多糖结合蛋白基因,暴食初始期高表达基因富集度最大的通路主要为支链氨基酸代谢通路,其次是脂肪酸降解通路,表明暴食初始期斜纹夜蛾在增强其消化系统功能和营养吸收能力的同时,也加强了其能量代谢,为幼虫获取更多的食物提供动力。     

取食不同寄主的草地贪夜蛾肠道微生物多样性分析

为绿色防控草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda,基于16S rDNA和ITS高通量测序分析,对分别取食玉米、小麦以及田间常见杂草婆婆纳Veronica polita的草地贪夜蛾肠道细菌和真菌进行物种注释、多样性分析、物种组成分析及功能预测。结果显示,细菌注释共获得20门30纲72目106科164属214种,真菌注释共获得9门23纲46目90科154属237种。厚壁菌门、放线菌门和变形菌门为取食玉米、小麦和婆婆纳的草地贪夜蛾肠道优势细菌门,子囊菌门和担子菌门为取食玉米、小麦和婆婆纳的草地贪夜蛾肠道优势真菌门。肠球菌属Enterococcus为取食玉米、小麦和婆婆纳的草地贪夜蛾肠道细菌共同的优势属,相对丰度分别为70.86%、25.42%和72.02%;丝孢酵母属Tricho-sporon 和帚枝霉属 Sarocladium 为取食玉米的草地贪夜蛾肠道真菌的优势属,相对丰度分别为57.28%和17.38%,酵母菌目未分类属、小囊菌属Microascus和丝孢酵母属Trichosporon为取食小麦的草地贪夜蛾肠道真菌优势属,相对丰度分别为29.31%、27.01%和15.45%,双足囊菌科未分类属为取食婆婆纳的草地贪夜蛾肠道真菌优势属,相对丰度为61.79%。取食小麦的草地贪夜蛾肠道细菌群落的多样性最高,取食婆婆纳的草地贪夜蛾肠道真菌群落的多样性最高,取食婆婆纳的草地贪夜蛾肠道细菌和真菌群落的丰富度最高。取食玉米、小麦和婆婆纳的草地贪夜蛾肠道细菌群落功能主要与代谢通路相关,取食玉米、小麦和婆婆纳的草地贪夜蛾肠道真菌群落功能主要与基础代谢或生理功能相关。