水稻褐飞虱抗性基因的初步定位

本文应用229对水稻SSR引物对来自野生稻的褐飞虱抗性基因进行定位,结果表明引物RM589和RM311在作图群体BC2F2中存在多态性.通过作图软件进行基因和分子标记位点的遗传连锁分析,褐飞虱抗性基因与引物RM589和RM311的遗传距离分别是9.8cM和11.9cM,并将其定位在第6染色体和第10染色体上.     

褐飞虱近似种伪褐飞虱和拟褐飞虱的寄主植物

 通过室内笼罩饲养法观察了褐飞虱\[Nilaparvata lugens (Stl)\]的两种同属近似种伪褐飞虱(N. muiri China)和拟褐飞虱\[N. bakeri (Muir)\]在水稻、游草\[Leersia hexandra (李氏禾)\]、秕谷草(L. sayanuka)等禾本科常见作物或杂草上的成虫繁殖力、卵和若虫发育情况。结果表明,伪褐飞虱、拟褐飞虱的适宜寄主不同于褐飞虱,前两者为游草和秕谷草,褐飞虱则为水稻。水稻上的伪褐飞虱和拟褐飞虱均能完成世代发育,但种群趋势指数分别仅0.2和0.02,不能持续繁衍。3种褐飞虱的繁衍能力有明显差别,褐飞虱明显高于伪褐飞虱和拟褐飞虱,三者的最高种群趋势指数分别为水稻上褐飞虱的333.82、秕谷草上伪褐飞虱的82.06和游草上拟褐飞虱的39.28。     

褐飞虱一个新的海藻糖合成酶基因的特性、 发育表达及RNAi效果分析

背景 昆虫海藻糖合成酶基因是昆虫海藻糖合成的主要基因,大多数昆虫中只拥有一个海藻糖-6-磷酸合成酶（trehalose-6-phosphate synthase,TPS）基因,部分昆虫存在一个海藻糖-6-磷酸酯酶（trehalose-6-phosphate phosphatase,TPP）基因。前期研究发现褐飞虱（Nilaparvata lugens）中拥有两个TPS,对其功能研究发现TPS不仅能够调控海藻糖代谢,还可介导海藻糖酶调控几丁质合成与降解途径,控制昆虫的蜕皮过程。目的 通过对褐飞虱转录组测序分析获得了一个新的TPS,检测该基因在褐飞虱不同发育阶段的表达情况,探究该基因的功能与前期发现的两个TPS的区别。方法 对获得的新TPS基因序列采用克隆技术获得全长cDNA序列,经验证正确后,对其蛋白的一级、二级、三级结构及与其他昆虫的TPS进行比对分析,最后采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术测定3个不同TPS在褐飞虱不同发育阶段的表达,并采用RNA干扰（RNAi）技术抑制TPS3的表达。结果 在前期研究的基础上,克隆出一个新的TPS,并命名为TPS3。TPS3开放阅读框长度为2 352 bp,编码783个氨基酸,预测蛋白分子量为88.9 kD,等电点为5.47,具有亲水性结构。生物信息学分析表明,褐飞虱3个TPS蛋白具有较高的同源性,都具有TPS和TPP两个保守结构域及其他特征序列,并且α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲所占的比例较为接近。褐飞虱不同发育阶段3条TPS的相对表达量不同,TPS1的相对表达量从4龄0 h开始逐渐上升,至成虫阶段达到最高,TPS2的相对表达量从4龄末期开始明显上升且在整个5龄阶段都有较高的表达,TPS3的相对表达量在5龄末期和成虫初期较高。单独干扰褐飞虱TPS3 48 h后被干扰基因的相对表达量下降,dsTPS3能有效抑制TPS3的表达。结论 在褐飞虱中发现一个新的TPS（TPS3）,其与褐飞虱中已经报道的TPS1和TPS2具有较高的同源性。不同发育阶段表达结果表明,3个TPS在发育过程中行使的功能不同。RNAi能够有效抑制TPS3的表达并导致褐飞虱蜕皮障碍和翅发育畸形。     

新烟碱类及其他稻田杀虫剂对褐飞虱的室内药效评价

【目的】 系统评价市场上常用杀虫剂对褐飞虱不同虫态的作用特性,为选择对口药剂进行防治提供依据。【方法】 采用稻苗浸渍法,在室内条件下测定了9种新烟碱类药剂和10种其他类型杀虫剂对褐飞虱不同虫态的杀虫活性、速效性和持效性。【结果】 1)杀虫活性：不同杀虫剂活性存在显著差异。其中,烯啶虫胺、噻虫胺、毒死蜱、氟啶虫胺腈、呋虫胺和环氧虫啶活性最好,其次为哒嗪硫磷、乙基多杀菌素、吡蚜酮、异丙威,阿维菌素;其余药剂中噻虫嗪、甲维盐、氟啶虫酰胺对2~3龄若虫有一定活性而对4~5龄虫活性差,噻嗪酮、吡虫啉、噻虫啉、啶虫脒、氯噻啉对两种虫态的活性均较差。2)速效性：毒死蜱、哒嗪硫磷的速效性最好,异丙威、呋虫胺、烯啶虫胺、噻虫胺等次之,吡蚜酮最差。3)持效性：吡蚜酮、呋虫胺、烯啶虫胺、噻虫胺、环氧虫啶持效期>15 d,其中吡蚜酮最好,药后0、5和10 d连续3批接的试虫死亡率无显著差异。4)成虫：呋虫胺、烯啶虫胺、噻虫胺、环氧虫啶、毒死蜱、异丙威、吡蚜酮对雌雄成虫均有效,类似于若虫。5)卵：毒死蜱、烯啶虫胺、呋虫胺和噻虫胺对卵及孵化的若虫均有效;吡蚜酮、环氧虫啶、异丙威等无明显杀卵活性,但吡蚜酮对孵化若虫有较好的杀虫活性。【结论】 19种药剂中,适于褐飞虱防治的有吡蚜酮、烯啶虫胺、呋虫胺、噻虫胺、环氧虫啶、氟啶虫胺腈、毒死蜱、哒嗪硫磷、异丙威共9种。其中,吡蚜酮持效性最佳且对卵之外各虫态活性较好,但速效性最差。呋虫胺、烯啶虫胺、噻虫胺和环氧虫啶等的速效性、持效性均较突出,且前三者对各虫态均有效。氟啶虫胺腈杀虫活性和速效性均好,但持效性差于新烟碱类。毒死蜱和哒嗪硫磷可单独或在防治其他害虫时兼防治褐飞虱,其中毒死蜱速效性最好,适合于大虫量时快速压低虫量。异丙威杀虫活性弱于新烟碱类,但速效性强于新烟碱类药剂,适合与吡蚜酮等混用或复配。此外,用于鳞翅目害虫防治的乙基多杀菌素、阿维菌素、甲维盐对褐飞虱有一定活性,适合防治其他害虫时兼治褐飞虱。而其余药剂如吡虫啉、噻嗪酮、噻虫嗪等7种药剂不适用于褐飞虱的防治。     

制霉菌素对褐飞虱若虫解毒酶、尿酸酶含量的影响

【目的】为明确取食制霉菌素处理的水稻对褐飞虱[Nilaparvata lugens (Stål)]相关生理指标的影响,【方法】以不同浓度制霉菌素处理的水稻饲养褐飞虱,检测虫体内相关解毒酶含量与活性以及尿酸酶基因相对含量的变化。【结果】结果显示,取食制霉菌素处理的水稻,褐飞虱体内芳香基酰胺酶(aromatic amidase,AAD)含量前期下降,后期抑制作用逐渐消失,酶含量回升;虫体内O-脱乙基酶(O-deethyl enzyme,ODEE)含量在72 h的处理时长内显著低于对照;羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)和谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)的活性在不同浓度制霉菌素的处理下呈现不同的动态变化,高浓度制霉菌素(600 U/mL)处理的褐飞虱种群体内的CarE和GST的活性在处理时间段内均呈现诱导-抑制-诱导的现象,而中(300 U/mL)、低浓度(150 U/mL)处理种群中两种酶则随着处理时间的延长呈上升趋势。取食不同浓度制霉菌素处理水稻的褐飞虱种群体内类酵母共生菌尿酸酶基因在24 h、48 h之后与对照相比均无显著差异。取食48 h后,包括对照在内的4个处理尿酸酶基因相对转录水平均有下调趋势,当处理时长达72 h时,尿酸酶基因相对转录水平呈现上调趋势,但取食不同浓度制霉菌素处理水稻的褐飞虱种群体内含量显著低于对照。【结论】取食不同浓度制霉菌素处理的水稻对褐飞虱3龄若虫的4种主要的解毒酶具有不同的影响;制霉菌素处理可通过减少类酵母共生菌数量从而降低尿酸酶的含量。     

褐飞虱在适应抗性水稻品种“IR26”过程中的氨基酸含量变化

本试验研究了褐飞虱在适应抗性水稻品种“IR26”过程中体内游离氨基酸含量的变化规律,结果表明,“IR26”植株的叶鞘和伤流液中氨基酸总量分别比感虫水稻品种“TN1”植株的低3．78％和3．05％。除苯丙氨酸和赖氨酸外,褐飞虱在“IR26”上取食第2代时体内其他氨基酸含量均升高,从第3代开始下降。饲养在“TN1”上的褐飞虱转移到“IR26”上取食后,其蜜露中氨基酸除天冬氨酸、谷氨酸和胱氨酸外,其他游离氨基酸含量均上升。而在“IR26”上取食3代的褐飞虱转移到“TN1”上取食,其蜜露中的苏氨酸、缬氨酸、精氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸和甘氨酸含量下降,但氨基酸总量相差不大。     

共生菌Arsenophonus、水稻品种和温度对褐飞虱黄绿绿僵菌发病率的影响

【目的】研究共生菌Arsenophonus、水稻和温度对褐飞虱黄绿绿僵菌发病率的影响,揭示影响褐飞虱黄绿绿僵菌发病的重要因子。【方法】通过共生菌Arsenophonus(感染和未感染)与水稻品种(TN1、IR56和Mudgo)以及Arsenophonus与温度(21℃、23℃、25℃、27℃、29℃和31℃)两个二因素完全随机区组试验,观察喷黄绿绿僵菌孢子悬浮液后不同时间褐飞虱黄绿绿僵菌的发病率。【结果】喷黄绿绿僵菌孢子悬浮液后,不同水稻品种上褐飞虱发病率均以含Arsenophonus的试虫较低,而不同温度下的褐飞虱发病率则仅喷菌处理后第3 d和5 d时在25℃、27℃和29℃时含Arsenophonus的试虫发病率显著较低,其他温度下无显著差异。双因素方差结果表明,Arsenophonus与水稻品种双因素试验中均以含Arsenophonus褐飞虱黄绿绿僵菌的发病率显著较低,而Arsenophonus与温度双因素试验中仅在喷菌处理后第3 d、5 d以含Arsenophonus褐飞虱黄绿绿僵菌的发病率显著较低。温度显著影响褐飞虱的发病率,23℃~29℃条件下褐飞虱的发病率较高,LT50较短,为黄绿绿僵菌侵染褐飞虱的适温范围。其中,27℃时发病率最高,LT50最短,最为适宜;31℃和21℃条件下褐飞虱发病率较低,LT50较长,不利于黄绿绿僵菌对褐飞虱的侵染。温度还影响含Arsenophonus与不含Arsenophonus试虫LT50的相对大小。其中,含Arsenophonus试虫LT50在27℃、29℃时相对较长,在其他温度下则相同甚至较短。【结论】共生菌Arsenophonus显著抑制黄绿绿僵菌对褐飞虱的致病力,且该作用受到温度的显著影响;温度亦显著影响褐飞虱的黄绿绿僵菌发病率,而水稻品种以及Arsenophonus和水稻品种间、Arsenophonus和环境温度间的交互作用均无显著影响。     

Evaluation on the fitness and population projection of Nilaparvata lugens in response to elevated CO2 using two-sex life table

Abstract

The life history and fitness of Nilaparvata lugens being reared under ambient level (current CO₂ concentration), medially elevated (550?µL/L) and highly elevated (750?µL/L) CO₂ concentration for long-term generation were compared using two-sex life table instead of traditional age-specific life table. The results showed that significantly longer larval duration and lower fecundity of N. lugens were observed in 750?µL/L relative to 550?µL/L treatment (P?<?0.05). Accordingly, 550?µL/L CO₂ significantly enhanced population parameters of N. lugens, including significantly higher intrinsic rate of increase (r), finite rate (λ) and net reproductive rate (R_O), but not for 750?µL/L CO₂. Taken together, N. lugens performs enhanced development rate, fecundity and survival in individual life history and higher potential in population multiplication under 550?µL/L CO₂ level, while only indicates the less enhanced development rate and survival without significant increased capacity of population expansion under 750?µL/L CO₂ level. These results should facilitate predicting the fitness and potential population damage of N. lugens, which is valuable for the integrated control of N. lugens in the future increasing CO₂ concentration.     

两个褐飞虱海藻糖转运蛋白基因的结构及调控海藻糖代谢功能

【目的】海藻糖是昆虫中的主要血糖物质,在昆虫的发育及生理活动中发挥重要功能。其中,海藻糖转运蛋白（Tret）在将海藻糖从其生成组织（例如脂肪体）运输到其消耗组织的过程中起着重要作用。本研究通过分析褐飞虱（Nilaparvata lugens）两条Tret1的序列结构,进一步抑制NlTret1的表达,探讨这两个NlTret1在褐飞虱体内的生物学功能。【方法】以褐飞虱两条Tret1序列为研究对象,利用生物信息学技术分析其蛋白结构以及与其他昆虫之间的同源性。采用RNAi（RNA interference）技术将合成的外源dsRNA（double-stranded RNA）注射到实验室饲养褐飞虱种群体内,抑制其体内NlTret1的表达,分别在注射48 h后取材,抽取总RNA并用反转录试剂盒合成第一链cDNA,采用qRT-PCR（quantitative real-time PCR）技术检测dsNlTret1的干扰效果以及RNAi后褐飞虱体内海藻糖代谢通路中相关基因的表达,最后测定葡萄糖、海藻糖和糖原含量以及海藻糖酶活性。【结果】生物信息学分析表明,NlTret1-like X1和NlTret1-2 X1的开放阅读框长度分别为1 920和1 578 bp,分别编码639和525个氨基酸,预测蛋白分子量分别为69.29和58.71 kD,等电点分别为8.32和8.36;NlTret1-like X1和NlTret1-2 X1的二级结构主要包含螺旋和卷曲;保守结构域分析显示它们均属于MFS家族。进化分析结果显示,不同昆虫的Tret1蛋白具有较高的同源性,且褐飞虱与其他半翅目昆虫具有较近的亲缘关系;与注射dsGFP组相比,注射靶标基因的dsRNA后均能够显著沉默本基因的表达;褐飞虱体内糖原、葡萄糖在注射dsNlTret1-like X1和dsNlTret1-2 X1后,其含量均无显著变化,然而不同于注射dsNlTret1-2 X1组,在注射dsNlTret1-like X1后褐飞虱体内海藻糖含量极显著升高;干扰NlTret1-like X1 48 h后褐飞虱体内TPS1、TPS2、TRE1-1、TRE1-2和TRE2的表达均极显著下调;而干扰NlTret1-2 X1 48 h后褐飞虱体内TPS1、TPS2和TRE1-1的表达虽也极显著下降,但TRE1-2和TRE2极显著上调;在注射dsNlTret1-like X1后,试虫可溶性海藻糖酶和膜结合型海藻糖酶的活性均极显著降低,而在注射dsNlTret1-2 X1后无显著变化。【结论】褐飞虱的两个Tret1在不同组织间发挥着不同的功能,其中NlTret1-like X1在特异性转运海藻糖参与能量供应中起到更为显著的作用。研究结果有助于探索Tret1在昆虫或无脊椎动物中调控海藻糖代谢平衡的调节机制,可为将来通过调控血糖平衡来控制褐飞虱等害虫提供理论依据。