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。     

棉铃虫性信息素生物合成研究进展

性信息素是昆虫两性通讯的化学信号, 在物种繁衍中担当着重要的角色。以性信息素为基础的害虫诱杀和交配干扰等防治手段具有灵敏度高、选择性强、对天敌安全、不污染环境等优点, 在害虫综合治理和绿色防控体系应用中深受青睐。棉铃虫 Helicoverpa armigera 是一种世界性农业害虫, 具有适应能力强和寄主广泛的特点, 条件适宜时常大面积暴发成灾。以棉铃虫为代表的醛类性信息素的生物合成和调控过程, 是目前研究较早也较为透彻的一类性信息素。本研究概述了棉铃虫性信息素的组分和功能, 生物合成时的信号转导途径和调控机制, 以及性信息素前体的生成和特异性组分的碳链修饰过程, 并总结了当前研究的不足, 旨在为今后的基础研究和生产应用提供指导。     

V-ATPase H表达量下调增强棉铃虫对Cry1Ac的抗性

棉铃虫Helicoverpa armigera是世界性重要农业害虫。目前防治棉铃虫的主要手段是种植转苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)杀虫蛋白的转基因作物。本文旨在研究棉铃虫V-ATPase H在Cry1Ac蛋白毒力和抗性中的作用。利用实时荧光定量qRT-PCR技术分析V-ATPase H在Cry1Ac抗、感品系棉铃虫幼虫中肠及敏感品系棉铃虫幼虫受Cry1Ac诱导后的表达情况;在昆虫Sf9细胞中过表达V-ATPase H对其进行细胞定位,通过细胞毒力试验验证其对Cry1Ac毒力的影响。结果发现棉铃虫V-ATPase H基因在抗性品系中低表达,并且V-ATPase H在受到Cry1Ac诱导时也低表达;在Sf9细胞内表达V-ATPase H蛋白发现其在整个细胞中都有分布,过表达该蛋白后增强了细胞对Cry1Ac蛋白的敏感性。结果表明V-ATPase H参与Cry1Ac蛋白的毒力。     

棉铃虫鞣化激素β亚基参与脂肪组织免疫的相关功能基因表达模式

【目的】研究棉铃虫鞣化激素β亚基参与脂肪组织免疫的相关功能基因表达模式。【方法】利用多肽激素体外处理与活体RNAi验证,将保存的鞣化激素β亚基同聚体重组蛋白,体外处理棉铃虫幼虫脂肪体组织,分别处理0、0.5、1和3 h,及体内注射鞣化激素β亚基dsRNA,72 h后取样,通过qRT-PCR检测棉铃虫幼虫脂肪体相关免疫基因表达模式。【结果】鞣化激素β亚基同源二聚体蛋白体外处理棉铃虫幼虫脂肪体后,免疫相关基因cecropin1、cecropin2、cecropin3、attacin、cecropin D、gloverin、defensin、moricin和lebocin在 0.5 h转录水平迅速上升,随后在1 h恢复至初始水平,在3 h与初始转录水平亦无显著变化,具有相同的变化趋势;棉铃虫体内注射鞣化激素Burs- β亚基dsRNA,72 h后,moricin转录水平无显著差异, cecropin1、cecropin2、cecropin3、attacin、cecropin D、gloverin、defensin、moricin和lebocin等8个免疫相关基因转录水平的表达均下调。【结论】鞣化激素β亚基同聚体蛋白质能够参与棉铃虫的免疫相关基因转录。     

棉铃虫烟碱类乙酰胆碱受体α7亚基基因的鉴定及功能分析

为探究和挖掘更多杀虫剂靶标受体,采用PCR方法结合RACE技术克隆了棉铃虫烟碱类乙酰胆碱受体（nicotinic acetylcholine receptor,nAChR）的α7亚基（nAChR-α7）基因,通过荧光定量PCR技术进行时空表达分析,并采用电生理检测以及RNAi技术研究该基因对棉铃虫生长发育的调控作用。结果表明,棉铃虫nAChR-α7基因（GenBank登录号：KM884875）全长3 632 bp,包含编码496个氨基酸的1 491 bp开放阅读框。该基因具有nAChR典型结构,与其他鳞翅目昆虫nAChR-α7基因同源性较高,且包括胞外N端配体结合区、半胱氨酸环、Loop A~Loop F、跨膜区（TM1~TM4）和1个短的C端胞外尾。nAChR-α7基因在棉铃虫幼虫头部及成虫期高表达;通过将nAChR-α7基因在非洲爪蟾Xenopus oocytes卵母细胞中表达,并检测电生理信号,确定该基因是nAChR受体基因,但不能持续响应ACh信号。干扰试验结果显示nAChR-α7基因对棉铃虫幼虫生长发育无显著影响。推测该基因可能不是主要的nAChR基因,而是与其他亚基基因共同起作用。     

棉铃虫小分子热激蛋白sHSP22.0基因的克隆及表达谱分析

棉铃虫Helicoverpa armigera是一种重要的农业害虫,本文旨在研究小分子热激蛋白在其生长发育过程、抵御高温及Cry1Ac杀虫蛋白中的功能。利用PCR结合RACE技术克隆了棉铃虫sHSP22.0(small heat shock protein 22.0)基因,通过生物信息学软件分析了棉铃虫sHSP22.0基因序列,利用实时荧光定量qRT-PCR分析了该基因在棉铃虫不同生长发育阶段和组织中的表达模式;并分析了该基因受高温及Cry1Ac全长蛋白的诱导效应。获得了棉铃虫sHSP22.0(GenBank登录号: XP_021196802.1) 761 bp cDNA片段,其开放阅读框576 bp,编码191个氨基酸,具有小分子热激蛋白典型的α-晶体结构域(α-crystallin domain,ACD)。sHSP22.0在棉铃虫4龄和5龄期特异性表达,尤其在5龄幼虫的表皮、中肠和后肠内特异性表达。该小分子热激蛋白受温度和Cry1Ac全长蛋白的诱导后显著高表达。sHSP22.0不仅在暴食期及肠道内特异性表达,而且响应Cry1Ac全长蛋白的诱导,表明它在棉铃虫消化吸收及抵御外源物的活动中可能起到重要的作用。     

Harelish负向调控棉铃虫性信息素生物合成机制的初步研究

性信息素是蛾类昆虫通讯的关键信号分子,其生物合成机制已在家蚕Bombyx mori、棉铃虫Helicoverpa armigera和亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis等蛾类中明确了,但其负向调控机制尚不明确。本文探索了Harelish基因在棉铃虫雌蛾性信息素生物合成中的作用。结果发现,Harelish基因在棉铃虫雌蛾中肠、表皮、脑、触角、脂肪体、肌肉和性信息素腺体等7个组织中均有表达,且在羽化后随着性信息素生物的合成和释放而高丰度表达。基于RNAi降低Harelish基因转录水平的表达量后,其性信息素含量和钙调磷酸酶活性均显著上升,表明Harelish通过抑制钙调磷酸酶活性负向调控了性信息素的生物合成。该研究为利用性信息素生物合成的终止信号为分子靶标来防控害虫奠定理论基础。     

Bt抗性和敏感棉铃虫钙黏蛋白及氨肽酶N1表达量的比较

棉铃虫体内的钙黏蛋白（CAD）和氨肽酶N1（APN1）是Bt的主要作用靶标,两种受体蛋白的变化也是棉铃虫对Bt产生抗性的主要原因。本文利用实时荧光定量PCR技术比较了Bt抗性和敏感棉铃虫CAD和APN1的表达量变化,分析受体蛋白表达量变化与抗性的关系。结果表明,与敏感品系相比,抗性品系棉铃虫CAD和APN1的表达量明显降低,1、2龄幼虫的差异达到极显著。在敏感品系中,CAD和APN1的表达量随龄期的增加呈现“V”字形变化,1、2龄幼虫的表达量最高,3、4龄时显著降低,到5龄时表达量又有所增加。抗性品系中CAD和APN1的表达量提前降低,与表达量最高的1龄幼虫相比,2、3龄时表达量显著降低,到4、5龄时又略有回升。说明棉铃虫中肠钙黏蛋白、APN1表达量的下降与抗性相关,且不同龄期棉铃虫幼虫表达量不同。     

昆虫神经肽tachykinin研究进展

神经肽是昆虫体内仅次于保幼激素和蜕皮激素的重要肽类激素。而速激肽与其他神经肽一样,属于典型的脑-肠肽,具有神经调节、神经递质或激素功能,其首先在粗糙型内质网中合成前体多肽,前体蛋白(多肽)在其N端具疏水结构的信号肽的引导下进入内质网后切除信号肽,然后经过一系列修饰后以颗粒状小分子多肽释放出来。在昆虫生长发育及生理行为方面发挥着同样重要的作用。本文从昆虫速激肽的发现、命名、分子特性、分离鉴定方法以及最新相关研究进展等做了全面的总结,为深入研究其复杂的生物学功能及在微生物-昆虫-植物三级营养中的作用,进一步探索害虫综合治理提供重要依据。