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。     

褐飞虱自噬相关基因NlATG4的表达与功能

ATG4是一种半胱氨酸蛋白酶,负责ATG8蛋白羧基末端的切割,在自噬体形成过程中发挥重要作用。本研究克隆得到褐飞虱ATG4基因（NlATG4）的cDNA全长序列（GenBank登录号:MF062502.1）。RT-qPCR分析结果表明,NlATG4基因在褐飞虱的若虫和成虫时期均有表达,1～2龄若虫的表达量最高,在其他发育阶段的表达量稍低。RNAi结果显示,在dsRNA注射后的第4 d,靶标基因NlATG4的表达量显著下降（仅为dsGFP对照组的22%）,同时,NlATG4的RNA干扰导致虫体ATP含量显著降低,仅为1.0 μmol/(L·mg蛋白^-1),为对照组的25%;在注射后的第6 d,dsNlATG4处理组的褐飞虱存活率出现显著降低,其脂肪体组织变得松散,大型脂滴（直径≥5.0 μm）数量增多,类酵母共生菌周围泡状结构的界限基本消失;在注射后的第8 d,dsNlATG4处理的褐飞虱的存活率下降为36.7%,比dsGFP对照组的存活率下降53.3%。本研究表明靶向NlATG4基因的RNA干扰会破坏褐飞虱脂肪体的结构完整性和类酵母共生菌的微环境,影响脂类物质代谢和ATP含量,并导致褐飞虱存活率降低。因此,NlATG4基因在褐飞虱正常生长发育中发挥重要作用,在褐飞虱防治中具有一定的潜力。     

转cry1Ab/vip3H基因水稻对非靶标害虫褐飞虱连续多代生长发育与繁殖的影响

实验室条件下,转cry1Ab/vip3H基因水稻G6H1对褐飞虱Nilaparvata lugens生长发育与繁殖的继代效应评价结果表明,不论是在苗期或是成株期,在各水稻品种上连续饲喂褐飞虱4代后,该虫各代的生长发育和繁殖参数都没有受到水稻品种的显著影响,即不论是在第1代、第2代还是第4代,取食G6H1与取食其非转基因亲本Xiushui 110相比,褐飞虱若虫的发育时间、成虫寿命和产卵量都没有显著差异。同时,2008年和2009年的田间调查结果表明,G6H1和Xiushui 110稻田间褐飞虱的若虫、成虫和成若虫总密度均无显著差异。     

以降低稻田生态系统脆弱性为主旨的褐飞虱综防措施

稻田生态系统是一种需要人工干预的开放系统,其多样性较低,营养结构简单,空白生态位较多,本身具有一定的脆弱性,加之近年来耕作方式的转变,农药化肥的不合理使用等,使其脆弱性增加,更容易受到害虫的攻击。褐飞虱作为水稻主要害虫之一,在对其进行防治时要充分发挥稻田生态系统内各物种间的调节作用,可持续地抑制其暴发危害。本文结合我们以及广东的工作实践,综述了以降低稻田生态系统脆弱性为主旨的褐飞虱综防措施,包括丰产控害栽培防治、高效低毒的化学药剂防治、物理防治、生物防治以及饱和生态位调控防治。     

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。     

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.