郭予元院士在宁夏植保防控事业中的学术贡献——纪念郭予元院士诞辰90周年

五六十年代的宁夏, 农业发展落后, 农业科学发展刚刚起步, 引黄灌区的水稻和南部西海固地区的冬小麦分别是当地的主要粮食作物, 其产量直接关乎当地群众温饱。但是由于特殊的地理位置和气候特点, 这些地区病虫害发生严重, 制约了当地的粮食生产。本文回顾了郭予元院士在宁夏进行病虫害科学研究, 为水稻稻瘟病、小麦麦种蝇和小麦腥黑穗病的监测预警, 防治示范做出的突出贡献。郭予元院士建立的预测预报体系及防治技术示范一直指导当地的农业生产, 并给全国的病虫害防治做了示范。     

棉铃虫 JNKs 基因的克隆及表达分析

c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK)是MAPK家族(mitogen-activated protein kinases, 丝裂原活化蛋白激酶)的重要成员, 具有参与昆虫抗逆反应等多种功能。为明确JNK在棉铃虫 Helicoverpa armigera 中的表达特性及其对Bt杀虫蛋白的应激与免疫反应, 本研究通过PCR克隆得到2个棉铃虫 JNK 基因 HaJNK1 和 HaJNK2; 生物信息学分析结果显示: HaJNK1和 HaJNK2基因开放阅读框分别为1 191、1 143 bp, 分别编码397、381个氨基酸。系统进化树分析结果表明棉铃虫 HaJNK1 与黏虫 Mythimna separata 聚为一支, 亲缘关系较近, HaJNK2与 家蚕 Bombyx mori 聚为一支, 同源性较高。利用实时荧光定量PCR技术分析 HaJNK1 与 HaJNK2 在棉铃虫不同发育时期、不同组织中的表达量, 发现 HaJNK1 与 HaJNK2 在卵中表达量最高, 其次是雌成虫; HaJNK1 在性腺中表达量最高, 其次是唾液腺; HaJNK2 在头部表达量最高, 其次是性腺。取食Cry1Ac的4龄棉铃虫幼虫的中肠组织中, HaJNK1 与 HaJNK2 的表达量均显著升高。推测 HaJNKs 基因可能参与棉铃虫抵御Bt杀虫蛋白伤害的应激和抗逆反应。     

棉铃虫中肠.Bt 毒素受体蛋白(APN )的分离与纯化

用Mg／EGTA方法，以不同的速度进行离心，成功地分离了棉铃虫(Bacillus thuringiensis)中肠刷状缘膜囊泡（BBMVO，BBMV中保留了大部分氨肽酶N(aminopeptidase N，APN)活性，BBMV中APN的特异活性较粗匀浆液相比提高了3．29倍；CHAPS3-[(3-chlor-amidopropyl)dimethylammonio]-1-propane sulphonate可以增加BBMV的溶解，加入1％(CHAPS)之后APN特异活性增加至5．21倍；利用磷酸酰肌醇特异性的磷脂酶(PI-PLC)能将APN从膜上解离下来，BBMV经PI-PLC处理后，SDS-PAGE电泳结果仅有120kD的1条带；Mono-Q和FPLC结合的方法可以纯化部分APN，SDS-PAGE电泳结果显示，经Mono-Q柱处理后的BBMV中分子量约100kD的蛋白条带加粗；棉铃虫3个抗性品系与敏感品系相比，APN特异活性差异不显著，说明棉铃虫对Bt产生抗性与APN活性的变化无关，抗性的产生可能与Bt毒素和APN结合能力的改变有关。     

转基因棉和常规棉叶片对抗Cry1Ac近等基因系棉铃虫生长发育的影响

利用室内饲喂法,以抗Cry1Ac近等基因系棉铃虫为材料,比较转基因棉花33B和SGK321及其对照亲本DP5415和石远321对抗、感棉铃虫生长发育的影响。结果表明,抗性棉铃虫在取食常规棉叶后表现出一定的适合度代价。取食DP5415和石远321两种常规棉花后,抗性品系棉铃虫的幼虫存活率显著低于敏感品系,取食33B和SGK321两种转基因棉花的抗性棉铃虫,不仅其幼虫存活率显著高于敏感品系,而且致死中时间也比敏感品系延长。取食9天后,抗性品系在常规棉花石远321和DP5415上发育到3龄和4龄幼虫的比例显著低于敏感品系,取食33B和SGK321转基因棉花的抗性品系发育到3龄幼虫的比例均显著高于敏感品系。抗性品系在常规棉上的蛹重均显著低于敏感品系,部分取食转基因棉花的抗性品系棉铃虫可以化蛹,而敏感品系不能在转基因棉花上化蛹。     

Bt棉对主要棉虫发生的影响及防治对策

对河南新乡棉区种植的转Ｂｔ基因棉和常规棉棉田虫情进行了定点系统调查和大田普查,结果表明：棉铃虫在两种棉田棉花上的落卵量无明显差别,而幼虫存量差异显著,Ｂｔ棉棉花上幼虫存量显著降低;Ｂｔ棉对棉蚜的发生无明显的影响,而Ｂｔ棉上棉红蜘蛛的发生比常规棉略重,同时初步研究制定出种植Ｂｔ棉后的棉虫综防对策     

棉铃虫ABCA2作为Cry2Ab受体的功能分析

为明确棉铃虫Helicoverpa armigera ATP结合盒转运蛋白家族A蛋白亚家族2（ATP binding cassette transporter subfamily A member 2,ABCA2）在Cry2Ab杀虫机制中的作用,利用酵母双杂交技术研究棉铃虫ABCA2与Cry2Ab的结合特性,并利用RNA干涉（dsRNA和siRNA）降低ABCA2在细胞和幼虫中的表达,结合细胞毒理学试验分析ABCA2的功能。结果表明,棉铃虫ABCA2能与Cry2Ab特异性结合;棉铃虫的ABCA2序列与美洲棉铃虫H.zea相关序列的相似度为92.86%,利用dsRNA干涉美洲棉铃虫中肠细胞ABCA2的表达能显著降低Cry2Ab对中肠细胞的毒力;利用siRNA干涉技术降低ABCA2在棉铃虫幼虫活体中的表达也显著降低了Cry2Ab对幼虫的毒力。表明棉铃虫ABCA2不仅是Cry2Ab的特异性结合蛋白,而且参与Cry2Ab的杀虫过程,是Cry2Ab的一个重要功能受体。     

AcMNPV chiA基因表达产物对棉铃虫围食膜的破坏及对Bt和NPV的增效作用

采用PCR方法扩增出苜蓿银纹夜蛾(Autographa californica)核型多角体病毒(AcMNPV)几丁质酶基因(chiA)编码区1.6kb全长片段,并将该片段分别克隆至原核表达载体pET30a和杆状病毒BactoBac表达系统转移载体pFastBac中,分别在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)和草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)细胞系Sf-9中进行了表达。SDS-PAGE分析表明,在大肠杆菌和昆虫细胞中均有效表达了60kD的蛋白。将表达产物饲喂5龄棉铃虫(Helicoverpa armigera)幼虫后取其围食膜,扫描电镜结果显示,围食膜结构遭到破坏形成大量孔洞。生物测定结果表明,以上两种表达产物对苏云金芽孢杆菌(Bt)和核型多角体病毒(NPV)均具有增效作用。以AcMNPVChiA在大肠杆菌和细胞系Sf-9中的表达产物分别与BtCry2Ac蛋白混合饲喂棉铃虫初孵幼虫,增效率分别为33.4%和54.5%,其LT50较对照处理分别缩短了17.8和20.6h;当AcMNPVChiA在大肠杆菌和细胞系Sf-9中的表达产物分别与甘蓝夜蛾(Mamestra brassica)核型多角体病毒(MbNPV)混合处理棉铃虫初孵幼虫时,其LT50与对照比较分别缩短了16.6和22.4h。     

ISO-DALT和IPG-DALT系统分离棉铃虫Cry1Ac受体比较

利用双向电泳分离棉铃虫中肠Cry1Ac受体蛋白,对于进一步明确棉铃虫受体的种类、发现新受体、寻找可能与抗性有关的受体非常重要。根据第一向等电聚焦的方式不同,可将双向电泳分为两种系统：ISO-DALT(isoelectric focus-dalton weight)和IPG-DALT（immobilized pH gradient-dalton weight）。确定最适合的双向电泳方法,可以为进一步研究受体蛋白奠定基础。本研究比较了ISO-DALT和IPG-DALT两种双向电泳系统结合western blotting技术分离棉铃虫中肠Cry1Ac受体蛋白的效果。结果表明,这两种系统都可以用于棉铃虫Cry1Ac受体的分离,ISO-DALT对受体分离效果比IPG-DALT更好,ISO-DALT比较经济但对后续的质谱工作不利,IPG-DALT较昂贵但有利于进行后续试验。     

苏云金芽孢杆菌杀虫机理及害虫对其抗性机制的研究进展

苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)杀虫晶体蛋白具有高度专一性,其只对靶标害虫有效,对天敌等其他昆虫无害,转Bt基因植物和Bt杀虫剂是目前世界上产量最大、应用最广泛的生物防治技术。通过对Bt的发现和分类、Bt的结构与功能、Bt毒蛋白的杀虫机理、昆虫对Bt的抗性机制及昆虫体内Bt受体蛋白与抗性的关系等研究现状的论述与分析,对Bt作物害虫抗性治理策略和前景进行了展望。     

利用Bt预处理缓解不同龄期棉铃虫的抗药性

用一定剂量的Ｂｔ制剂处理不同种群,不同发育期的棉铃虫、２４ｈ后测定它们对氰戊菊酯的反应。结果表明,不管是抗性种群还是敏感种群,棉铃虫经Ｂｔ预处理后与未处理对照相比,都表现为２－４龄幼虫的敏感性明显提高,而卵,初卵、１龄末幼虫敏感性变化不明显,ＤＥ－Ｒ种群敏感性变化幅度〉９６ＨＮ－Ｒ种群〉ＹＺ－Ｓ种群;以ＹＺ－Ｓ为第三偌线比较９６ＨＮ－Ｒ种群和ＤＥ－Ｒ种群的抗性倍数变化,发现卵和１龄幼虫经Ｂｔ预自理