取食不同牧草对亚洲小车蝗发育速率和类胰岛素信号通路的影响

亚洲小车蝗是重要的草地生物灾害,对不同牧草的食物适应存在差异。为揭示不同牧草对亚洲小车蝗生长发育的影响机理,本研究定量分析了取食不同牧草条件下亚洲小车蝗的发育速率和类胰岛素信号通路(ISP)基因表达。结果表明,西北针茅饲喂的亚洲小车蝗发育速率最高,ISP通路中gIGF1、gINSR、gIRS1、gPI_3K、gAKT及gmTor基因表达显著上调(P0.05),调控下游发育和代谢相关的表皮蛋白(cuticle protein, gLCP)、胰凝乳蛋白酶(chymotrypsin, gCHY)及α-葡萄糖苷酶(α-glucosidase, gALP)基因表达上调。相反,冷蒿饲喂的蝗虫发育速率显著降低(P0.05),上述基因显著下调(P0.05),调控下游解毒相关的gP450s 6K1、gUDP 2C1及gCarE基因表达上调。亚洲小车蝗ISP通路响应食物差异,调控发育速率,以适应更广泛的生态区域,这可能是其分布广、易暴发成灾的原因之一。     

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。     

昆虫激脂激素的功能及作用机制研究进展

激脂激素（adipokinetic hormone,AKH）是昆虫体内调节能量稳态的重要内分泌神经多肽,能够促进脂肪体中营养储存物质的分解,在维持昆虫高耗能生命活动中具有关键作用。AKH的研究在早期多围绕昆虫飞行及爬行等运动活动中促进甘油三酯、糖元等物质分解的功能和信号传导机制。近年来的研究发现,AKH/膜受体AKHR通路也参与促进卵黄发生和后代哺育过程中营养物质的调动。另外,AKH在抗氧化、忍耐饥饿和免疫等逆境响应中的稳态维持也具有重要作用。越来越多的研究证明,作为重要的能量物质动用激素,AKH是一种参与多种生理活动的多效性调控因子。本文就AKH/AKHR信号通路在昆虫运动、生殖及抗胁迫等生理活动中功能和作用机制的研究进展进行总结和论述,以期为进一步阐明AKH在昆虫能量稳态调控中的分子机制提供帮助,并为解析害虫远距离迁飞、大量繁殖以及抗环境胁迫的分子基础和遗传调控机理提供参考。     

生物胺在昆虫行为调控中的作用

生物胺是一类具有生物活性、相对分子质量低的含氮有机化合物的总称，广泛存在于动物体内。生物胺在动物体内可作为神经递质、神经调质或神经激素参与调控各项生命活动。该文主要综述昆虫体内的多巴胺、酪胺、章鱼胺、5-羟色胺和组胺5种生物胺的代谢和受体功能以及其所参与调控的昆虫取食、生殖、趋光、攻击格斗和社会性行为等重要行为，以期为昆虫行为学的研究提供借鉴，最终为基于昆虫行为调控的害虫绿色防控技术开发提供新思路。     

绿原酸对昆虫病原线虫卡森斯氏线虫寿命及抗氧化活性的调控

为观察绿原酸（CGA）对昆虫病原线虫寿命及抗氧化活性的影响,探究绿原酸对线虫生命活动的调控机制,本文以卡森斯氏线虫作为抗衰老模型,用不同浓度的绿原酸（0、50、100、500、1000μmol/L）处理,探究其对卡森斯氏线虫寿命、抗氧化活性、脂褐素水平、相关基因m RNA表达水平的调控作用,初步探讨绿原酸的潜在作用机理。结果表明,与空白对照组相比,用100μmol/L绿原酸刺激线虫后使处理组最长寿命增加了36.36%,显著抑制体内脂褐素的积累;且该浓度刺激线虫体内的SOD和CAT酶活力,分别提高了1.97倍和2.47倍;此外,q RT-PCR结果显示,100μmol/L CGA喂养线虫后,daf-16、gst-4基因转录水平相比对照分别提高了1.78、3.51,而daf-2基因转录水平呈下降的趋势,降低了0.13。综上可知,绿原酸通过胰岛素/IGF-1信号通路提高昆虫病原线虫卡森斯氏线虫机体的抗氧化能力并延长昆虫病原线虫的寿命。     

昆虫神经肽抑咽侧体素及其类似物的研究进展

抑咽侧体素 (ASTs) 是一类由昆虫脑神经细胞分泌，通过作用于咽侧体进而抑制保幼激素 (JH) 合成与释放的昆虫神经肽。因其具有调控昆虫生长、发育和生殖等生理过程的功能，被认为是一类潜在的害虫控制剂。本文在简介了昆虫神经肽在害虫防治中的应用基础上，综述了昆虫神经肽抑咽侧体素的发现、类别和功能，并结合本研究组的工作，重点介绍抑咽侧体素及其类似物的结构修饰和优化、活性构象及构效关系研究，同时也介绍了抑咽侧体素及其类似物的受体和作用机制研究进展。最后，展望了该领域的未来发展趋势，期望为新的生态友好型农药的研发提供一定的参考作用。     

蛾类昆虫的生殖行为

昆虫的生殖行为对其种群的繁衍起着重要作用。在长期的进化过程中,各种昆虫种群的生殖行为形成,稳定的规律性。本文从蛾类昆虫的求偶、交配及产卵等行为以及与此相关的信息素等方面的研究报道介绍了此类昆虫生殖行为的研究进展。     

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。     

昆虫神经内分泌研究的生物技术应用展望

昆虫的激素主要有三种,蜕皮激素、保幼激素与神经激素。另外,前列腺素、生物胺、雌性激素有时也作为昆虫激素。迄今,昆虫内分泌研究主要集中在蜕皮激素类与保幼激素类,原因是这些激素的分子相对简单,能制约蜕皮与变态这两个关键过程。打破这两个生理过程就能有效地防治害虫。不少保幼激素类似物能干扰变态与生殖,已商品化地应用于蝇、蚊、跳虱、(虫非)蠊等害虫的防治。神经激素一般是肽,因此结构变化比蜕皮激素及保幼激素大。尽管有关神经激素的资料不多,但从长远来看,其应用于害虫防治的潜力要出蜕皮激素和保幼激素大。它们是昆虫主要的调控因子,影响很多的生理过程,如保幼激素与蜕皮激素的分泌,以及生长、变态、生殖,自发生理平衡等,大约有24例研究报道,指称神经激素能调节昆虫的生长与发育、生殖、代谢与生理的自发平衡等生理过程。但仅有极少数昆虫神经激素被分离,提取,完全或部分地搞清它的化学结构。本文论述以神经内分泌为基础的害虫防治有关事项。     

共生沃尔巴克菌在昆虫及螨类中的研究概况

本文简述了沃尔巴克菌（Wolbachia）在昆虫及螨类中的研究概况,对其形态及存在部位、对宿主的生殖调控作用、传播模式和基因的研究进行了综述。     

植物-植食性昆虫互作关系中早期信号事件研究进展

诱导防御反应的产生取决于植物对植食性昆虫相关信号迅速和准确地识别。在植物与植食性昆虫互作过程中,早期信号事件是负责植物识别和触发下游信号转导途径的最早反应,它们发生在植物防御相关基因表达和防御相关代谢物产生之前,对植物的防御过程至关重要。本文将植物与植食性昆虫互作的早期事件,包括植物对植食性昆虫的感知、电信号和Ca~(2+)信号的产生和转导,活性氧的迸发以及促细胞分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号级联途径等研究进展进行了综述,并提出今后的研究重点与方向,促进对植物诱导防御反应调控网络的研究,以期为改进农业害虫的治理提供重要的理论和技术支撑。     

昆虫杆状病毒流行病模拟模型及Java模拟软件(英文)

研究昆虫杆状病毒流行病模拟模型,对确定基因工程改造杆状病毒的主攻方向,明确病毒病田间流行的机制与关键因素,以及制定生物防治策略,均具有重要的理论与实践意义。本研究研制了用于昆虫杆状病毒流行病模拟的数学模型和Java模拟软件,该模型包括描述种群动态的一个微分方程组,描述气温变化、作物生长及病毒动态的若干模型等。模拟软件用工具包JDK和JavaScript开发,由主计算类、图形类、结果显示类、参数输入界面类、警告信息类、主页、用户指南页、版权页、计数页等组成。在参数文件中编入有关作物、病毒、害虫等方面的参数,输入初始的各龄健康、染病虫量、叶面积、病毒密度等,运行后可输出各龄健康、染病及病死的虫量,作物损失,病毒积累等动态,以及图形等等。该模型适用于各种杆状病毒,各种有叶作物,各种食叶性的全变态昆虫。应用该模拟模型,对温度、病毒施用虫龄、病毒施用时间、病毒施用剂量等进行了灵敏度分析,得到了一些重要结论。     

Signal interactions in pathogen and insect attack: expression of lipoxygenase,proteinase inhibitor II,and pathogenesis-related protein P4 in the tomato,Lycopersicon esculentum

Pathogens and insects can elicit different sets of plant host responses, supporting the hypothesis for control by different signaling pathways. To evaluate the potential for signal interaction in plants attacked by pathogens and insects, the mRNA abundance for lipoxygenase (LOX), a wound-inducible proteinase inhibitor (PINII), and a pathogenesis-related protein (P4) was evaluated in tomato leaves following challenge with a variety of agents. PINII and P4 expression was determined as these proteins are induced in tomato leaves characteristically following attack by certain insects or pathogens, respectively. Expression studies of LOX, PINII, and P4 indicate that their induction in tomato does not follow a strict pattern based on the type of biologic inducer (insect vs. pathogen) or chemical treatment, with each specific treatment inducing a distinct pattern of gene expression. However, plants induced to express disease resistance with the synthetic salicylate mimic benzothiadiazole-7-carbothioic acid S-methyl ester were compromised in their expression of the wound- or jasmonate-activated PINII, consistent with an observed increase in susceptibility to insect herbivory reported in a companion study. The results do not support the hypothesis for a strict dichotomy of signaling by insects and pathogens of LOX, PINII and P4 in tomato, but point to a potential vulnerability of acquired resistance evident at the levels of gene expression and response to insect attack.     

New ways and new hopes for IGR development

Insect Growth Regulators (IGRs) represent advanced, bio-rational insecticides. This Special Issue reflects progress in IGR development that has been enabled by insight into the molecular principles of biosynthetic or hormone signaling pathways. The unifying principle is aiming at processes and molecular targets that are unique to arthropods and ideally to narrower insect taxa representing pests or disease vectors. While some strategies of obtaining the desired compounds for chemical intervention rely on rational, structure-based design or computational power, others exploit technologies allowing automated, high-throughput screening of large chemical libraries. All avenues leading to selective and environmentally safe pest control are valid as we face the imminent threat of the declining world insect population.     

虫尸表面罗伯茨绿僵菌产孢、致病力及其相关基因的表达特征

为明确绿僵菌在其致死害虫表面生长发育和致病力等相关分子机制,通过显微观察大蜡螟Galleria mellonella虫尸表面罗伯茨绿僵菌Metarhizium robertsii生长和产孢特性,并测定其致病力,分别对虫尸表面和PDA培养基上罗伯茨绿僵菌的菌丝生长阶段和大量产孢阶段进行高通量测序,对虫尸表面罗伯茨绿僵菌产孢及致病力通路相关基因进行系统分析,并采用荧光定量PCR技术对高通量测序结果进行验证。结果表明,PDA培养基上培养5 d后,罗伯茨绿僵菌开始大量产孢,培养14 d时产孢量最高,为4.6×10~7个/cm~2,大蜡螟幼虫注射罗伯茨绿僵菌4 d后,其体表出现菌丝,5.5 d后虫尸表面罗伯茨绿僵菌大量产孢,9 d后产孢量最高,为2.6×10~8个/cm~2。与PDA培养基上罗伯茨绿僵菌对大蜡螟幼虫的半致死时间(7.09 d和4.66 d)相比,体壁侵染法和显微注射法侵染的虫尸表面罗伯茨绿僵菌对大蜡螟幼虫的半致死时间(6.33 d和4.49 d)分别显著缩短和无显著变化。高通量测序结果显示,在菌丝生长阶段和大量产孢时期,虫尸表面罗伯茨绿僵菌中共有810个基因上调表达,452个基因...     

Transporter-mediated ecdysteroid trafficking across cell membranes: A novel target for insect growth regulators

Ecdysteroids are a class of steroid hormones in arthropods that control molting and metamorphosis through interaction with intracellular nuclear receptors. In contrast to the extensive literature describing their biosynthetic pathways and signaling components, little has been known about how these hormones are traveling into and out of the cells through lipid bilayers of the cell membranes. Recently, a series of studies conducted in the fruit fly Drosophila melanogaster revealed that membrane transporters have critical functions in trafficking ecdysteroids across cell membranes, challenging the classical simple diffusion model of steroid hormone transport. Here we summarize recent advances in our understanding of membrane transporters involved in ecdysteroid signaling in Drosophila, with particular focus on Ecdysone Importer (EcI) that is involved in ecdysteroid uptake in peripheral tissues. We then discuss the potential advantage of EcI blockers as a novel pest management tool as compared to classical insect growth regulators.     

Signal Interactions in Induced Resistance to Pathogens and Insect Herbivores

Plants are often simultaneously challenged by pathogens and insects capable of triggering an array of responses that may be beneficial or detrimental to the plant. The efficacy of resistance mechanisms can be strongly influenced by the mix of signals generated by biotic stress as well as abiotic stress such as drought, nutrient limitation or high soil salinity. An understanding of their biochemical nature, and knowledge of the specificity and compatibility of the signaling systems that regulate the expression of inducible responses could optimize the utilization of these responses in crop protection. Signaling conflicts and synergies occur during a plant's response to pathogens and insect herbivores, and much of the research on defense signaling has focused on salicylate- and jasmonate-mediated responses. We will review our results using tomato (Lycopersicon esculentum) in greenhouse and field studies that illustrate a trade-off between salicylate- and jasmonate-mediated signaling, and discuss research on strategies to minimize the trade-off that can occur following the application of chemical elicitors of resistance. In addition, there is evidence of another signaling system that mediates endogenous levels of ceramide in the plant. This signal is associated with programmed cell death and protection of tomato against the fungal pathogen Alternaria alternata f. sp. lycopersici.     

昆虫信息素研究进展

信息素是昆虫信息交流和信号传递的“化学语言”,能调节和控制昆虫的行为和生理变化。从本质上来讲,昆虫信息素就是有机化合物,不同昆虫的信息素在结构和成分配比等方面存在差异。昆虫信息素种类众多,根据作用机制可分为释放信息素和启动信息素;根据发挥的功能可分为性信息素、聚集信息素、报警信息素和标记信息素等。它们通过接收者的化学感受系统被识别和接收,过程十分复杂。目前,昆虫信息素在害虫防治、生物监控和保护以及促进昆虫授粉等多个领域被广泛应用。为后续进一步研究和利用昆虫信息素,该文从昆虫信息素结构差异和演化过程、分类和功能、传播和感知方式以及在生产实践中的应用等方面进行总结和综述,并对昆虫信息素的研究进行展望。     

昆虫人工饲料研究

昆虫人工饲料研究是昆虫规模化饲养中的重要基础研究。本文从4个方面就昆虫人工饲料研究进行了综述：第一方面介绍了昆虫人工饲料研究历史、优点和应用概况；第二方面讨论了昆虫人工饲料组成必须的营养要素；第三方面介绍了昆虫人工饲料制备时的关键因素和注意事项；第四方面分析了当前昆虫人工饲料研究趋势。