Exploiting chemical ecology to manage hyperparasitoids in biological control of arthropod pests

Insect hyperparasitoids are fourth trophic level organisms that commonly occur in terrestrial food webs, yet they are relatively understudied. These top‐carnivores can disrupt biological pest control by suppressing the populations of their parasitoid hosts, leading to pest outbreaks, especially in confined environments such as greenhouses where augmentative biological control is used. There is no effective eco‐friendly strategy that can be used to control hyperparasitoids. Recent advances in the chemical ecology of hyperparasitoid foraging behavior have opened opportunities for manipulating these top‐carnivores in such a way that biological pest control becomes more efficient. We propose various infochemical‐based strategies to manage hyperparasitoids. We suggest that a push‐pull strategy could be a promising approach to ‘push’ hyperparasitoids away from their parasitoid hosts and ‘pull’ them into traps. Additionally, we discuss how infochemicals can be used to develop innovative tools improving biological pest control (i) to restrict accessibility of resources (e.g. sugars and alternative hosts) to primary parasitoid only or (ii) to monitor hyperparasitoid presence in the crop for early detection. We also identify important missing information in order to control hyperparasitoids and outline what research is needed to reach this goal. Testing the efficacy of synthetic infochemicals in confined environments is a crucial step towards the implementation of chemical ecology‐based approaches targeting hyperparasitoids. © 2019 The Authors. Pest Management Science published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Society of Chemical Industry.     

花龄期棉花虫害的电子鼻检测

棉花害虫具有隐蔽性、迁飞性和突发性特点，并且影响因素众多，棉花虫害准确地诊断是农业领域的难点问题。该研究以受到棉铃虫侵害的花铃期棉花为研究对象，采用电子鼻对不同处理的棉花挥发物进行检测。研究表明，主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）和聚类分析结果显示健康棉花释放的挥发物具有明显的昼夜节律性，健康棉花与虫害棉花差异性显著。径向基函数神经网络（Radial Basis Function Neural Network, RBFNN）对8个不同时间的4组虫害棉花处理进行分析，测试集判别总的正确率为73.4%，健康棉花对照组测试集判别正确率100%，误判样本出现在3个虫害处理之间。当不考虑时间因素建立虫害棉花统一的预测模型，RBFNN模型对健康棉花对照组的预测正确率均达到了100%，分析结果可以作为花铃期棉花是否遭受棉铃虫侵害的依据，说明电子鼻可以作为棉花虫害发生的有效监测手段，在农作物虫害监测领域具有潜在的应用价值。     

SUPEROXIDE DISMUTASE FAMILY GENES IN WATERMELON AND THEIR RESPONSES TO DIFFERENT ABIOTIC STRESSES

• A total of 8 SOD genes from watermelon were identified and bioinformatically analyzed. • The SOD proteins from watermelon and other different plant species can be classified into five groups consistent with their metal cofactors. • ClSOD genes exhibited distinctive tissue-specific and abiotic stress responsive expression patterns. Superoxide dismutase (SOD) is an important enzyme in the antioxidant system of plants and plays a vital role in stress responses by maintaining the dynamic balance of reactive oxygen species (ROS) concentrations. Genome-wide analysis of the SOD gene family in various plant species has been conducted but little is known about this gene family in watermelon (Citrullus lanatus). Here, eight SOD genes were identified in the watermelon genome and are designated ClCSD1-5, ClFSD1-2 and ClMSD according to their metal cofactors. Phylogenetic analysis shows that SOD proteins from various plant species can be classified into five groups and members in the same group possess the same metal cofactor and similar subcellular localizations. Expression analysis of the ClSOD genes indicates that they had tissue-specific expression patterns with high expression in different tissues including the leaves, flowers and fruit. In addition, the expression of ClSOD genes differed appreciably under salinity, drought and abscisic acid (ABA) treatments, indicating that they may be involved in ROS scavenging under different abiotic stresses via an ABA-dependent signaling pathway. These results lay the foundation for elucidating the function of ClSOD genes in stress tolerance and fruit development in watermelon.     

脱涡致振式压电风力发电机性能分析与试验

为满足农业遥感监测系统的供电需求，减少化学电池对水和土壤的污染，提出一种脱涡致振式压电风力发电机，并从理论和试验两方面进行了研究。建立了脱涡致振式压电风力发电机的理论模型，通过仿真分析研究迎风角、压电振子长度及风速对压电振子变形量的影响，并对发电机样机进行了测试试验。结果表明，不同风速下均存在两个最佳迎风角，使发电机输出电压较大，压电振子长度为60、78mm，风速为7.6、11.6、12.4m/s时的两个最佳迎风角分别为(35°,135°)、(45°,125°)、(50°,120°)和(35°,120°)、(40°,115°)、(45°,110°)。当迎风角为120°时，存在最佳风速，使发电机输出电压达到最大；随着压电振子长度的增加，最佳风速由12.4m/s降低到8.4m/s，其对应的最大输出电压由16.6V增加为16.8V。当外接电阻为150kΩ、迎风角为30°时，试验测得最大输出功率为1mW。研究表明，根据实际风速确定合理的迎风角及压电振子长度可提高发电机的发电能力。     

发根农杆菌介导的白花草木樨毛状根转化体系的建立

白花草木樨（Melilotus albus Medic.ex Desr.）是草木樨最常见的栽培用种之一，具有较强的抗逆性和固氮能力。为了开发一套高效的草木樨转化体系，本研究以白花草木樨为材料，以结瘤基因MaROP6为目的基因，建立了发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）介导的高效白花草木樨毛状根转化体系。结果表明：利用该方法可以在两周左右获得毛状根，其发生率可达78%，MaROP6基因的毛状根转化率可达70.8%。qRT-PCR鉴定结果表明，MaROP6转基因毛状根的平均相对表达量为对照的36.87倍。毛状根转化体系的建立为白花草木樨基因功能的验证奠定了基础。     

滞绿突变对大豆叶片蔗糖代谢相关基因表达的影响

为研究大豆滞绿突变对叶片衰老过程中蔗糖代谢相关基因表达产生的影响，以晋大滞绿1号及其亲本晋大74号为试验材料，测定了大豆开花后至成熟期间叶片可溶性糖含量的变化趋势，并对比了不同基因型大豆品种叶片衰老过程中蔗糖代谢相关基因的表达差异。结果表明:1)花后至成熟期间，2个供试大豆品种可溶性总糖含量均呈波动升高然后降低的变化趋势。花后14至42天，晋大滞绿1号可溶性总糖含量高于晋大74号；2)花后29至42天，晋大滞绿1号蔗糖磷酸合成酶基因SPS4，转化酶基因CInv、CWInv2以及蔗糖合酶基因SS1、SS2-2表达水平显著高于非滞绿品种晋大74号；己糖激酶和果糖激酶基因Hxk和Frk表达量也高于非滞绿品种晋大74号；3)除 SUT4-1外，其余6个蔗糖转运体基因SUTs的表达模式具有明显的品种特异性。花后29至42天，晋大滞绿1号叶片SUTs表达水平较高。综上，滞绿突变对于大豆蔗糖代谢相关基因的表达产生了明显的影响，特别是在鼓粒初期和中期等大豆籽粒形成的关键时期，滞绿品种晋大滞绿1号蔗糖代谢相关基因的表达更加活跃。     

香蕉TGA转录因子家族的鉴定及枯萎病菌胁迫下的表达分析

尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum f. sp. Cubense, Foc）引起的香蕉枯萎病是我国香蕉的主要病害之一,严重影响香蕉的产量和品质。TGA防御反应基因在香蕉应对尖孢镰刀菌胁迫的应答转录调控过程中至关重要。本研究以拟南芥TGA转录因子家族成员蛋白为查询序列,在香蕉基因组数据库中Blast筛选出TGA转录因子家族成员,并对该家族成员进行生物信息学分析。共鉴定得到9个香蕉TGA家族成员,分别命名为MaTGA1~MaTGA9;香蕉TGA家族蛋白富含酸性氨基酸,大部分蛋白以α螺旋为主;亚细胞定位主要在细胞核内。进化树分析表明,香蕉MaTGA转录因子家族的9个成员可分为Class Ⅰ和Class Ⅱ两类,基因结构及功能结构域的分布情况也呈现出高度一致。进一步通过RT-qPCR分析发现,MaTGA2、MaTGA3和MaTGA8在香蕉枯萎病菌侵染后的‘威廉斯’（易感病）及‘南天黄’（抗病）中均显著下调表达,MaTGA1、MaTGA6、MaTGA7和MaTGA9均呈现先下降后上升的趋势;然而MaTGA4和MaTGA5仅在‘威廉斯’中上调表达,以上结果表明MaTGA2、MaTGA3和MaTGA8在香蕉抗枯萎病中发挥重要的生物学功能。本研究结果为香蕉TGA转录因子功能挖掘奠定理论基础。     

小球藻遗传转化技术研究进展

小球藻( Chlorella )是一种单细胞真核藻类,属绿藻门、绿藻纲、绿球藻目、小球藻科、小球藻属 [1] 。作为最早开发的真核微藻之一,具有高营养价值、生长快速、结构简单、易工业化集成等显著优点。其细胞形态为球形或椭圆形,直径3~12 μm,呈单生或聚集成群状生长 [2] ,分布广泛,多见于淡水、咸水和土壤中。作为地球上最早的生命之一,小球藻基因比较稳定,至今未见有关其基因自发突变的报道。因其富含蛋白质、脂质、维生素、活性代谢产物等多种营养物质而被公认为具有高附加值和医疗保健作用,已经被广泛应用于保健食品 [3] 、水产养殖 [4] 、生物能源 [5] 等方面,关于小球藻生物技术的研究主要集中在基因组学 [6] 、分子遗传学 [7] 、代谢机理 [8] 、大规模培养 [9] 等方向。     

茶树CsWRKYIIcs转录因子的克隆及功能分析

【目的】以‘陕茶1号’为材料,克隆CsWRKYIIcs转录因子并分析序列特征,了解其在不同组织和非生物胁迫下的表达模式以及转录活性,为深入研究茶树在逆境胁迫中的功能提供理论依据。【方法】根据茶树基因组数据库注释的WRKY序列设计特异性引物,采用RT-PCR技术从‘陕茶1号’中扩增CsWRKYIIcs的cDNA序列,用生物信息工具分析序列的特点,实时荧光定量PCR（qRT-PCR）研究基因的表达模式,用酵母试验验证其转录活性。【结果】获得9条CsWRKYIIcs的cDNA序列,开放阅读框长度分别为561、960、936、978、897、912、720、1 008和969 bp,分别编码186、319、311、325、298、303、239、335、322个氨基酸。除了CsWRKYIIc7缺少锌指序列外,其他CsWRKYIIcs均含有1个WRKY保守结构域和典型的C₂H₂型锌指结构。不同物种中的WRKYIIcs具有相似的保守基序,而茶树CsWRKYIIcs和拟南芥、葡萄等双子叶植物的WRKYIIcs氨基酸序列相似性更高。另外,CsWRKYIIcs启动子区域均预测到多个与非生物胁迫相关的顺式作用元件,意味着其可能参与非生物胁迫响应。qRT-PCR结果表明,9个CsWRKYIIcs在根和花中的表达量高于茎和叶,具有一定的特异性。同时,在干旱、ABA、高温和高盐胁迫下被不同程度的诱导表达,其中CsWRKYIIc1和CsWRKYIIc7的表达量变化显著,与推定的顺式作用元件结果相符。酵母试验表明9个茶树CsWRKYIIcs均具有转录激活活性。【结论】克隆获得9个茶树CsWRKYIIcs转录因子,它们参与了茶树对ABA、干旱、高温和高盐胁迫的响应,也可能发挥转录激活因子的调控作用。CsWRKYIIc1和CsWRKYIIc7可作为候选基因深入研究茶树的抗逆功能。