入侵杂草小飞蓬和钻形紫菀种子风传扩散生物学特性研究

种子的风传扩散是菊科入侵杂草的主要扩散方式之一,植物自身的传播特性和外在环境因子决定了种子扩散格局。从种子释放高度、沉降速度、脱落行为等内在因子出发,研究了两种在我国广泛分布的典型菊科入侵种小飞蓬和钻形紫菀自身的传播特性与风传扩散特征的关系。结果表明,小飞蓬和钻形紫菀的沉降速度均较小,分别为41.4cm·s-1和30.7cm·s-1,在空中停留时间长,且种子的脱落方式为非随机脱落,脱落概率大致与风速的平方成正比;种子的释放高度在种群内部存在很大的差异,显著影响种子的扩散距离。相比而言,小飞蓬种子的沉降速度大、释放高度高、远距离扩散（〉100m）的概率大,扩散距离更远。研究表明了植物自身的传播特性对种子风传扩散的重要性,也为其他菊科入侵杂草种子风传扩散的研究提供了科学依据。     

短时高温胁迫对褐飞虱存活及其热激蛋白基因hsp70表达的影响

为探讨短时高温胁迫对褐飞虱成虫存活的影响及热激蛋白基因hsp70在此过程中的作用,通过室内试验观察羽化24 h内的褐飞虱成虫经过不同高温(31~40℃)暴露和不同恢复时间(1~72 h)后的存活及其体内hsp70表达情况,并构建了褐飞虱hsp70实时荧光定量RT-PCR检测体系。结果表明,褐飞虱在31~39℃下暴露2 h对其成虫存活无显著影响,39.5℃下其存活率显著降低,为44.4%,40℃下无成虫存活;在37℃下暴露2 h后,在12 h的恢复时间内褐飞虱的存活率与对照组无显著差异,但随着恢复时间延长存活率迅速下降。缓和高温(31℃和33℃)对褐飞虱成虫hsp70表达具有诱导作用,其表达量分别为对照组的3.8和6.7倍;在35℃和37℃时达到最高峰,为对照组的291.2和232.5倍;当温度达到39℃和39.5℃时hsp70表达量呈下降趋势,但仍为对照组的46.7和26.2倍。褐飞虱37℃处理2 h后,随着恢复时间的延长,hsp70基因表达水平迅速下降,恢复48、72 h时,仅为对照组的0.4和0.7倍。推测该基因的表达在褐飞虱抵抗短时高温胁迫过程中具有重要作用。     

短时高温暴露对褐飞虱存活和生殖特性的影响

【目的】明确短时高温暴露对褐飞虱成虫存活和生殖特性的影响,为褐飞虱种群发生预测及防治提供理论依据。【方法】采集初羽化24 h内的褐飞虱成虫,辨别雌、雄后放入平底玻璃管内,每管5对,置于水浴循环仪中进行高温暴露处理,设置6个靶标温度,分别为33、35、37、39、39.5和40℃,误差范围0.02℃。高温处理时以25℃为起点温度,然后以0.1℃/min的速度上升至靶标温度,待靶标温度恒定后,在靶标温度下处理2 h。处理结束后,将褐飞虱转移到25℃的人工培养箱中,1 h后观察记录其存活情况,以未经过高温处理的褐飞虱成虫为对照。随后研究其存活率、产卵量及后代存活能力是否发生变化。【结果】33-37℃对褐飞虱雌、雄虫的存活率均无显著影响;而39-40℃下暴露2 h,雌、雄虫的存活率显著下降,其中39.5℃下暴露2 h,雌、雄虫存活率均低于50%,40℃下暴露2 h,雌、雄虫存活率仅为4.5%-6.7%,且成虫存活时间不足24 h;不同高温暴露2 h后,褐飞虱雄成虫逐日存活率曲线坡度较雌成虫陡;在35-39.5℃范围内暴露2 h,褐飞虱的产卵前期有所延长,尤其在39.5℃下暴露2 h,每头褐飞虱雌虫的平均产卵前期达6.3 d,与对照（25℃）的产卵前期3.5 d达到极显著差异水平（P＜0.01）;在35和39℃暴露2 h,产卵前期显著延长,分别达到4.4和4.4 d（P＜0.05）;高温暴露对褐飞虱雌成虫产卵量也有明显的影响,33、35、37、39及39.5℃分别暴露2 h,每雌产卵量显著从25℃的365.5粒下降至165.4、194.6、146.7、301.6和234.7粒（P＜0.05）;高温暴露对褐飞虱后代孵化率和性比均无显著影响,但对其后代总存活率有着显著的影响,随着温度上升,F₁代若虫总存活率由对照（25℃）的80.4%下降至61.8%-75.5%;褐飞虱成虫在33-39.5℃高温下暴露2 h,其F₁代若虫总存活率比对照均下降,而除35℃（75.5%）外,其他温度暴露后,均与对照存在显著差异（P＜0.05）,40℃下褐飞虱停止产卵活动。此外,高温暴露还能使褐飞虱的产卵节律和孵化节律发生变化,经39.5℃高温暴露2 h后,较33、35、37和39℃高温处理及对照的产卵高峰期和后代的孵化高峰期推迟。【结论】在39-40℃高温暴露下,褐飞虱成虫存活及产卵量和后代总存活能力显著下降,39℃及以上高温对褐飞虱存活与生殖具有一定的威胁。     

短时高温暴露对B型烟粉虱和温室白粉虱存活以及生殖适应性的影响

 【目的】研究短时高温暴露对B型烟粉虱和温室白粉虱成虫存活和生殖适应性影响的差异。【方法】将B型烟粉虱和温室白粉虱的成虫在不同温度（37℃、39℃、41℃、43℃、45℃）下暴露1 h后比较两种粉虱存活、产卵量、后代存活情况的变化以及两者的差异。【结果】随着暴露温度的升高,B型烟粉虱成虫的存活率从99.1%下降到42.6%,温室白粉虱成虫的存活率从95.0%下降到13.5%。两种粉虱雌雄虫在45℃高温暴露1 h后,B型烟粉虱成虫的寿命超过10 d,而温室白粉虱成虫存活的时间不足24 h,存在显著差异。高温暴露对B型烟粉虱成虫的产卵量没有显著影响,但后代的存活率随着暴露温度的升高由70.7%下降到25.1%。温室白粉虱成虫在37～43℃暴露1 h后雌虫产卵量由62.4粒下降到1.5粒,45℃暴露1 h后停止了产卵活动;导致B型烟粉虱和温室白粉虱成虫后代50%和90%个体死亡的温度分别相差1.6℃和4.1℃。【结论】B型烟粉虱成虫的耐热性高于温室白粉虱,高温对B型烟粉虱成虫存活和生殖适应性的影响要小于温室白粉虱,这有利于B型烟粉虱种群在夏季高温季节的发生。B型烟粉虱和温室白粉虱对高温适应性存在差异尤其是高温对两者生殖适应性的影响是导致它们种群季节动态格局和分布存在差异的重要原因。     

Q型烟粉虱化学感受蛋白CSP1与植物挥发物的结合特征

【目的】克隆Q型烟粉虱（Bemisia tabaci）化学感受蛋白1（chemosensory protein 1,CSP1）基因,诱导表达Q型烟粉虱CSP1重组蛋白（以下简称BtCSP1）,研究其与主要寄主植物挥发性气味分子的结合特性。【方法】利用全长引物通过RT-PCR扩增并克隆Q型烟粉虱CSP1基因ORF全长,连接并构建pET-30a(+)原核表达载体,转化入BL21(DE3)大肠杆菌感受态细胞,并用IPTG诱导表达BtCSP1重组蛋白。收集菌液后超声破碎细胞,离心取上清,经Ni²⁺-琼脂糖柱结合梯度浓度咪唑洗脱纯化后,经PBS反复透析获得重组蛋白,并用Bradford法测定重组蛋白浓度。采用常见的N-苯基-1-萘胺（N-phenyl-1-naphthylamine,1-NPN）荧光探针作为报告子,利用荧光竞争结合法研究重组BtCSP1蛋白与植物挥发物的结合功能。首先用1 mmol?L^-1 1-NPN滴定BtCSP1蛋白溶液,直至蛋白最大发射波长处的荧光值完全猝灭为止,然后再以各供试配基滴定BtCSP1-1-NPN体系,通过配基竞争猝灭1-NPN最大发射波长,并用Scatchard等方程计算表征BtCSP1与配基亲和力大小的解离常数K_D。【结果】克隆了Q型烟粉虱CSP1基因ORF全长,经双酶切和连接构建了pET-30a(+)/CSP1重组质粒,在IPTG终浓度为1 mmol?L^-1的条件下诱导获得了BtCSP1重组蛋白,Ni²⁺-琼脂糖柱纯化透析后测定重组蛋白浓度,稀释至1.5 µmol?L^-1作为工作浓度。在荧光光谱试验中,Scatchard方程线性化后（相关系数达到0.9967）,显示BtCSP1与1-NPN的解离常数K_1-NPN为2.78 µmol?L^-1,结合位点数n为0.82,表明两者结合较好,且基本是1:1结合,适合作为本试验中竞争性荧光结合试验的报告子。在荧光竞争结合试验中,有多种供试植物挥发物分子能使1-NPN的相对荧光强度降低到50%以下,其中包括能引起烟粉虱趋避行为的化合物,如3-蒈烯、p-伞花烃、顺-3-己烯-1-醇和α-蒎烯（K_D值分别为26.47、39.43、54.01和83.46 µmol?L^-1）,且3-蒈烯具有较强的竞争结合能力,能在200 µmol?L^-1时将1-NPN报告子相对荧光值竞争至约40%。【结论】Q型烟粉虱CSP1蛋白能与测试的多种寄主植物挥发物产生较为广谱的结合能力,尤其与对烟粉虱有趋避性的挥发物的结合更强,表明CSP1很有可能参与Q型烟粉虱对非寄主植物的趋避行为,这对揭示其入侵寄主选择行为生理机制具有重要意义。     

B型烟粉虱对番茄不同品种光合特征和防御酶活性的影响

 【目的】从植物生理代谢角度评价B型烟粉虱对番茄不同品种的选择性差异。【方法】在人工气候室内,通过选择性试验比较研究B型烟粉虱在9个番茄品种上的落虫量以及番茄植株受B型烟粉虱侵害后光合参数（Fv/Fm、Fv/Fo、Gs、Pn、Ci）和防御酶（POD、CAT、PPO、LOX）活性变化。【结果】B型烟粉虱在9种番茄品种上的落虫量大小依次为黄圣果（HSG）＞浙杂205（ZA 205）＞浙杂203（ZA 203）＞浙杂206（ZA 206）=浙杂809（ZA 809）=合作903（HZ 903）=粉娘（FN）＞红圣女（HSN）=浙粉202（ZF 202）。落虫量较多的HSG和ZA 205的光合参数值及防御酶活性变化显著,而落虫量较少的HSN和ZF 202的光合参数值及防御酶活性没有显著变化,表明HSG和ZA 205受到B型烟粉虱取食胁迫,而HSN和ZF 202没有受到B型烟粉虱的取食胁迫。进一步的分析表明,9 h 后番茄各品种上的光合参数值的变化与落虫量,及光抑制特征参数Fv/Fm变化量与防御酶活性变化量均呈极显著正相关。【结论】植物的光合参数值和防御酶活性变化能很好反映出B型烟粉虱对不同番茄品种的选择性,B型烟粉虱对HSG和ZA 205的选择性最强,对HSN和ZF 202最弱,并且落虫量与植物受B型烟粉虱胁迫程度呈正相关性。     

短时高温暴露对Q型烟粉虱成虫存活和生殖适应性的影响

为了明确短时高温暴露对Q型烟粉虱成虫存活及生殖适应性的影响,将Q型烟粉虱成虫在不同温度（37℃、39℃、41℃、43℃、45℃）下暴露1h后研究了成虫存活率、产卵量及F1代存活率的变化。结果表明,Q型烟粉虱在37～45℃范围内暴露1h后,成虫存活率由100%下降到21.4%,41℃及以上高温对Q型烟粉虱成虫存活率有显著影响;高温暴露后Q型烟粉虱成虫产卵量没有显著影响,Q型烟粉虱成虫在41℃及以上高温下暴露1h后F1代的存活率显著下降。     

入侵杂草小飞蓬和钻形紫菀种子风传扩散生物学特性研究

种子的风传扩散是菊科入侵杂草的主要扩散方式之一,植物自身的传播特性和外在环境因子决定了种子扩散格局。从种子释放高度、沉降速度、脱落行为等内在因子出发,研究了两种在我国广泛分布的典型菊科入侵种小飞蓬和钻形紫菀自身的传播特性与风传扩散特征的关系。结果表明,小飞蓬和钻形紫菀的沉降速度均较小,分别为41.4cm·s-1和30.7cm·s-1,在空中停留时间长,且种子的脱落方式为非随机脱落,脱落概率大致与风速的平方成正比;种子的释放高度在种群内部存在很大的差异,显著影响种子的扩散距离。相比而言,小飞蓬种子的沉降速度大、释放高度高、远距离扩散(>100m)的概率大,扩散距离更远。研究表明了植物自身的传播特性对种子风传扩散的重要性,也为其他菊科入侵杂草种子风传扩散的研究提供了科学依据。     

稻水象甲卵巢内β1-微管蛋白基因cDNA全长的克隆及定量表达分析

利用cDNA末端快速扩增技术(RACE)和反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)分别对中国的孤雌生殖型和美国的两性生殖型稻水象甲卵巢内β1-微管蛋白基因进行了克隆,获得的cDNA全长分别为1727bp和1730bp,均包含1344bp的完整开放阅读框(ORF),编码447个氨基酸,理论分子量约50kD,等电点4.54。同源性分析表明,克隆的β1-微管蛋白基因与其他昆虫的β微管蛋白基因在氨基酸水平上是高度同源的,相似性介于95%～100%。荧光定量PCR分析表明,β1-微管蛋白在孤雌生殖型稻水象甲卵巢内的表达量(3.14×107copies/μL±0.66×107copies/μL)显著高于两性生殖型稻水象甲(5.08×106copies/μL±0.47×106copies/μL)。推测该基因的差异表达对于稻水象甲孤雌生殖过程中纺锤体的组装具有重要意义。     

外来有害植物敲响生态警钟

有一群绿色的生灵搅乱了我们 宁静、温馨的梦乡,它使原本属于我 们祥和、富庶的家园不得不紧急扎 起栅栏。 这些绿色的生灵便是外来有害 植物。据国家林业局一位官员说,目 前外来有害植物入侵我国问题日渐 突出,如紫茎泽兰、飞机草等外来有 害植物在云南、广东、广西等地继续 扩散蔓延,已累计造成1.5亿亩森 林受害。2003年上半年,全国主要 林业有害植物发生面积达12673.37 万亩,同比上升9.02％。主要特点 是,总体发生情况相对平稳,大面积 成灾现象减少,区域性危害加重。