河北廊坊小麦穗期蚜虫优势度和生态位分析

为明确华北小麦穗期主要蚜虫种类及其生态位, 为京津冀地区小麦蚜虫预测预报和科学防控提供技术支持，采用五点式和棋盘式取样法系统调查了河北廊坊小麦穗期不同蚜虫种类的种群动态及其在植株上的分布, 利用生态位理论, 计算荻草谷网蚜Sitobion miscanthi (Takahashi)、禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi (Linnaeus)和麦无网长管蚜Metopolophium dirhodum (Walker) 3种优势蚜虫的生态位宽度和重叠度。禾谷缢管蚜的时空生态位最宽, 其次为荻草谷网蚜和麦无网长管蚜, 其中禾谷缢管蚜的生态位宽度随时间推移呈上升趋势, 其他两种蚜虫呈下降趋势。不同蚜虫种类之间存在生态位重叠, 其中荻草谷网蚜与禾谷缢管蚜的重叠度最大, 为2.073 0, 荻草谷网蚜与麦无网长管蚜的重叠度最低, 为1.656 4; 随时间推移, 荻草谷网蚜与禾谷缢管蚜之间的竞争趋于增强, 禾谷缢管蚜与麦无网长管蚜之间的竞争趋于减弱, 而荻草谷网蚜与麦无网长管蚜的竞争关系相对稳定。荻草谷网蚜是当地小麦蚜虫主要优势种群, 禾谷缢管蚜时空生态位宽度最大, 与荻草谷网蚜竞争激烈, 麦无网长管蚜时空生态位相对稳定。     

荻草谷网蚜体内杀虫剂抗性相关基因的分析及其功能验证

为了解荻草谷网蚜Sitobion miscanthi体内与杀虫剂靶标和代谢抗性相关的基因信息及其在不同发育阶段的表达情况,通过转录组测序选出不同发育阶段差异性表达的抗药性相关基因,并采用荧光定量PCR和RNA干扰技术对选取的5个抗药性相关基因进行功能验证。结果显示,共获得与杀虫剂靶标和代谢相关基因374个,其中在3龄若蚜体内上调表达基因有129个。CAT-3、CYP6A13-2、CYP4g15-2和nAChR α2-3基因在3龄若蚜、无翅成蚜和有翅成蚜体内的表达量比在1龄若蚜体内的表达量均显著上调。GST1-1基因在3龄若蚜和有翅成蚜体内的表达量比在1龄若蚜体内的表达量显著上调。荻草谷网蚜3龄若虫经吡虫啉处理后,CAT-3、CYP6A13-2、CYP4g15-2和GST1-1的表达量均显著上调,而nAChR α2-3的表达量显著下调。沉默CAT-3、CYP6A13-2、CYP4g15-2及GST1-1后蚜虫对吡虫啉的敏感度增加,而沉默nAChRα2-3后蚜虫对吡虫啉的敏感度降低,表明CAT-3、CYP6A13-2、CYP4g15-2、nAChR α2-3和GST1-1这5个基因均可能与...     

玉米螟赤眼蜂不同地理种群mtDNA基因序列分析及遗传分化研究

本研究通过对玉米螟赤眼蜂Trichogramma ostriniae不同地理种群的线粒体DNA COⅠ、COⅡ和Cytb基因进行序列分析,研究了我国玉米螟赤眼蜂不同地理种群的遗传分化程度.结果发现,玉米螟赤眼蜂群体内线粒体基因具有丰富的遗传多态性,且各地理种群之间已产生不同程度的遗传分化.中性检测结果表明,玉米螟赤眼蜂进化遵循中性模型,且在过去呈现种群扩张趋势.玉米螟赤眼蜂不同地理种群之间的遗传距离在0.002～0.020之间.种群系统聚类树分支结构和Mantel相关性分析结果表明,玉米螟赤眼蜂各地理种群的遗传距离与地理距离间不具有显著的相关性.     

荻草谷网蚜ABCG1基因的克隆及表达模式分析

荻草谷网蚜Sitobion miscanthi是严重威胁我国小麦生产安全的迁飞性害虫。蜕皮激素是参与蚜虫翅型分化调控的内激素, 在有翅成蚜体内保持高滴度, 且诱导后代产生更高比例的无翅蚜, 其进出靶细胞需要经过细胞膜上特定蛋白的转运。ATP结合盒转运蛋白家族G亚家族(ATP-binding cassette transporter G, ABCG)中的 ABCG1是通过跨膜转运昆虫类固醇、对蜕皮激素信号进行负调控的功能蛋白之一, 在蚜虫中尚未见报道。本文克隆了荻草谷网蚜ABCG1(SmisABCG1)基因, 并进行了序列比对、系统进化分析以及不同组织部位和发育时期表达模式分析。结果显示, SmisABCG1基因的开放阅读框全长为1 851 bp, 编码616个氨基酸, 含7个跨膜结构域, 符合ABCG蛋白家族典型结构特性, 基因登录ID:OP626323。昆虫间ABCG1较保守, 该蛋白系统进化关系与各自物种间亲缘关系的远近保持一致。其中, SmisABCG1与来自豌豆蚜、禾谷缢管蚜、棉蚜、花生蚜和雪松长足大蚜等的ABCG1氨基酸序列高度一致(>87%), 以上蚜虫聚为一支。与SmisABCG1亲缘关系最近的是豌豆蚜的ABCG1, 其次是半翅目的褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱, 与膜翅目的新疆菜叶蜂、阿里山潜蝇茧蜂以及鞘翅目的赤拟谷盗、蜂箱小甲虫亲缘关系较远。该基因在伪胚胎和成蚜阶段高表达。包含伪胚胎的有翅、无翅成蚜整蚜SmisABCG1的转录水平无显著差异, 但其在来自有翅成蚜的伪胚胎中的转录水平高于无翅成蚜伪胚胎, 证实无翅成蚜自身的转录水平较高, 而有翅成蚜较低。进一步分析显示这一差异主要是无翅蚜胸部显著高表达所导致。基于该蛋白对蜕皮激素负调控, 与有翅成蚜转录水平低, 但蜕皮激素水平更高相符合。     

东北地区亚洲玉米螟不同寄主植物种群线粒体基因遗传多样性

为了解不同寄主植物对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)寄主专化性及遗传多样性的影响,以东北地区取食4种寄主植物的亚洲玉米螟种群为研究对象,选取其线粒体COⅠ和COⅡ基因作为分子标记,通过序列比对分析,研究了亚洲玉米螟种群间的遗传多样性、基因流水平及分子变异。结果显示,亚洲玉米螟线粒体基因具有较丰富的遗传多态性;COⅠ和COⅡ基因总寄主植物种群Fu’s Fs检验结果分别为-1.82和-2.04,种群历史呈扩张趋势,基因流Nm分别为6.38和3.24,说明各种群间基因交流水平较高;遗传变异主要来自于种群内部;亚洲玉米螟的单倍型在BI树和NJ树上的分布拓扑结构与寄主植物间无对应关系。研究表明,取食不同寄主植物的亚洲玉米螟种群间的遗传多态性较高,基因交流频繁,且尚未发生遗传分化。     

利用吸虫塔监测吉林省迁飞性有翅蚜群落结构及多样性

为明确吉林省有翅蚜种类?迁飞动态及群落结构, 丰富蚜虫多样性研究资料, 并为蚜类害虫的监测预警工作提供支持, 本研究于2019年-2021年利用吸虫塔在吉林省4个具有代表性的地区对有翅蚜进行了吸捕, 并对55 334头有翅蚜进行了鉴定, 结果表明, 这些有翅蚜分属于9科61种, 其中8种主要为害禾本科及豆科作物, 本文明确了这8种蚜虫的种群动态?风场分析显示, 迁入期风速小于5 m/s时蚜虫的吸捕量较多, 风向对蚜虫在各监测地区之间迁移的影响没有规律性?群落多样性指数分析显示, 5月Shannon-Wiener指数和均匀度指数最低, 7月最高?9月为有翅蚜主要迁出期, 种类丰富度相对较高, 群落多样性水平低?4个地区5月优势种均为荻草谷网蚜Sitobion miscanthi (Takahashi), 9月优势种均为禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi (Linnaeus)?群落相似性分析表明, 各地5月群落与6月-9月群落相似性水平低, 分布在0.16~0.48, 处于极不相似及中等不相似?西部平原地区群落间相似性水平高于东部山区?本研究提供了吉林省有翅蚜群落组成和多样性基本信息, 为科学制定蚜虫防控策略提供理论依据?     

基于线粒体全基因组解析华北地区棉铃虫种群遗传结构

为明确我国华北地区棉铃虫种群间遗传分化,通过高通量测序测定华北地区河北省廊坊市、河南省新乡市和山东省烟台市27份棉铃虫线粒体全基因组,并分析这3个市棉铃虫种群的遗传结构。结果表明,华北地区棉铃虫线粒体基因组全长15 345~15 375 bp,长度变异主要由基因间隔区的A+T富集区造成,所有样品的13个蛋白编码基因在长度上均无差异,总群体间遗传分化很小,遗传分化指数为0.025,基因流水平很高,为19.46。27份样品被聚为亚型I和亚型II两个遗传分支,但未形成明显的地理结构,其中亚型II比例较低,仅包含河北省和山东省的4份样品。表明我国华北地区棉铃虫种群存在线粒体亚型分化,不同区域种群之间存在广泛的基因交流,没有形成谱系遗传结构,推测棉铃虫在华北地区存在高迁飞现象。     

基于线粒体 COⅠ和 COⅡ基因的5种不同寄主植物 西花蓟马种群遗传多样性研究

西花蓟马Frankliniella occidentalis(Pergande)是一种分布广、危害大的世界性检疫害虫。本研究旨在探讨田间常见5种寄主植物上的西花蓟马种群的寄主专化性和遗传多样性。以采自甘肃、宁夏的辣椒、茄子、蜀葵、月季、美人蕉等5种寄主植物上的西花蓟马为对象,以线粒体COⅠ和COⅡ基因为靶标,应用Arlequin 3.5软件进行种群遗传多样性、遗传分化、基因流水平及分子变异分析,以MEGA 7.0和Network 5.0软件分别构建单倍型系统发育树和中接网状树。结果显示,当以mtDNACOⅠ和COⅡ基因为靶标时,分别检测到13种和12种单倍型,其中单倍型H_1和H_2为优势单倍型;辣椒和茄子上的单倍型数量只有3种(COⅠ基因)或2种(COⅡ基因),而蜀葵、月季和美人蕉上的单倍型数量比较多,为7~9种(COⅠ基因)或8~9种(COⅡ基因);辣椒和茄子上的种群单倍型种类、单倍型多样性、核苷酸多样性和核苷酸平均差异数等均较蜀葵、月季和美人蕉上的种群低。COⅠ和COⅡ基因总寄主种群Fu's Fs检验结果分别为2.36和4.06,种群大小整体保持稳定;总寄主种群固定指数FST和基因流Nm分析表明,西花蓟马各寄主植物种群之间基因交流充分,尚未发生明显的遗传分化;AMOVA分析显示遗传变异主要来自种群内部;基于COⅠ和COⅡ基因序列的单倍型聚类和网状树都明显分为两支,分别对应西花蓟马的温室品系Glasshouse strain和羽扇豆品系Lupin strain;其中温室品系在所有寄主植物种群中均有发生,而羽扇豆品系的单倍型主要来自多年生的蜀葵、月季和美人蕉等植物,在辣椒和茄子上并无羽扇豆品系发生。研究结果对西花蓟马种群扩张机制探讨、遗传动态分析以及有效防控措施的制定具有一定指导意义。     

基于线粒体COI基因序列的大豆食心虫不同地理种群遗传分化

为揭示大豆食心虫Leguminivora glycinivorella不同地理种群间的遗传分化情况,通过测定19个地理种群214头老熟幼虫的线粒体COI基因序列,利用MEGA 6.0和Dna SP 5.0软件对不同地理种群间序列变异和遗传分化进行分析。结果表明,在214条408 bp的COI基因序列中发现46个变异位点,获得49种单倍型。总群体单倍型多样度为0.8277,固定系数为0.59,基因流为0.17。总群体Tajima’s D检验结果不显著,说明在较近时间内大豆食心虫未经历群体扩张。大豆食心虫不同地理种群间基因交流较少,贵阳种群、都安种群与其它地理种群分化明显,整体的遗传多样性和遗传分化程度较高,地理距离是影响不同地理种群间遗传距离的重要因素。     

北京及周边地区九个地理种群的亚洲小车蝗mtDNA ND6基因及其部分侧翼序列分析

为明确北京地区亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus Bey-Bienko的迁飞来源,选取包含完整线粒体DNA的ND6、tRNA-Thr基因及侧翼ND4L、CYTB基因部分序列作为目的片段,采用DNA序列法分析来自北京及周边省市9个地理种群155个亚洲小车蝗样本的序列碱基组成、种群遗传多样性、种群结构及单倍型网络进化等。结果表明:在目的序列中共检测到多态性位点16个,鉴定出单倍型20种,分别占碱基总数和总样品量的1.88%和12.90%;核苷酸多样性为0.0012,单倍型多样性为0.66,种群间遗传分化系数绝对值≤0.51,种群内个体间遗传变异占总变异的86.88%,各种群遗传变异与空间距离间无显著相关性,供试样本总体上遗传变异程度相对较低。北京密云种群鉴定出的独享单倍型H14由单倍型H10经2次突变获得,H10被锡林郭勒和乌兰察布种群共享;北京密云与河北滦平、围场及内蒙古乌兰察布种群间基因流Nm绝对值分别为3.749、1.387和0.912,均高于密云种群与其它种群间的Nm绝对值;结合亚洲小车蝗在北京及周边地区出现的先后时序可知,内蒙古锡林郭勒、乌兰察布及河北滦平、围场是北京地区亚洲小车蝗的最主要迁飞来源。     

辽西李属坏死环斑病毒检测及其多样性分析

采用RT-PCR对辽西地区采集的45份核果叶片样品进行了李属坏死环斑病毒(PNRSV)的鉴定,其中9份样品为阳性。以阳性样品总RNA为模板,克隆了PNRSV基因组RNA3近全长序列。序列长度在1 612~1 619 bp之间,一致性为93.8%~100%。以本研究获得的9个和Gen Bank登录的42个PNRSV近全长RNA3序列为基础,截取cp基因、mp基因和近全长RNA3序列分别构建系统发育树,三者结果一致:均可将51个PNRSV分离物分为4个组,即PV32、PV96、PE5和本文报道的一个新的PNRSV组,9个辽西分离物分别属于PV32组或PV96组。本研究明确了我国辽西地区PNRSV的遗传多样性,证明了PNRSV基因组RNA3在研究PNRSV遗传多样性中的适用性,同时发现了一个新的PNRSV组,对于PNRSV遗传多样性研究意义重大。     

水稻白叶枯病抗性基因在不同载体品种上及杂种F_1的抗性研究

本研究测试了八个水稻白叶枯病抗性基因Xa3、Xa4、xa5、Xa7、Xa10、Xa11、Xa14和Xa23在相应载体品种上对华南白叶枯病优势致病菌系Ⅳ型菌和强毒菌系Ⅴ型菌的抗性反应;分析了Xa4、xa5、Xa7和Xa23抗病基因与不同感病品种杂交组合F_1的抗性表达模式以及显性抗病基因Xa7和Xa23在杂交水稻上的利用价值。结果表明:大部分抗性基因在不同载体品种上抗性表达一致,但也有少数基因在不同载体品种上抗性表现不一,甚至截然相反,说明不同遗传背景对抗性表达有影响,而这种影响因不同抗性基因而异。隐性抗病基因xa5(IRBB5)和显性抗病基因Xa23(CBB23)与感病亲本组合的F_1代分别表现感病和抗病,符合隐性基因或显性基因的抗性表达模式;而2个显性抗病基因Xa4(IRBB4))和Xa7(IRBB7)与感病亲本组合的F_1代,有部分组合的F_1代表现抗病,符合显性基因的抗性表达模式,有部分组合的F_1代表现感病,不符合显性基因的抗性表达模式。在杂交水稻上的利用价值方面,Xa7与2个不育系组合的F_1代均表现高感,不宜在杂交水稻上利用;Xa23(CBB23)与4个感病亲本,无论是不育系还是常规稻组合的4个F_1代全部表现抗病,抗性在F_1充分表达,在杂交水稻上有重要的利用价值。     

Identification and genetic diversity of Mycosphaerella species on banana and plantain in Nigeria

Ribosomal coding DNA was sequenced and compared in 95 isolates of Mycosphaerella spp. collected in Nigeria and single nucleotide polymorphism (SNP) was used to identify the species and to determine the genetic structure of the sampled geographical populations. Using reference GenBank accessions with intercontinental distributions as controls, and shared species-specific SNPs in these control accessions, 84 (88·4%) isolates that grouped into 14 SNP haplotypes were identified as M. fijiensis , while 11 (11·6%) isolates represented by seven SNP haplotypes were characterized as M. eumusae . None of the isolates were either M. musicola or M. musae . The presence of M. fijiensis and M. eumusae in the collection was further confirmed using previously published species-specific probes designed on actin and β-tubulin gene sequences. A pairwise comparison of the population genetic distances revealed significant genetic differentiation between most populations ( P  < 0·001), with an average F _ST of 0·126, and a population structure corresponding to the four sampled geographical zones. The intraspecific dissimilarity of M. eumusae was 4·6%, compared with 2% for M. fijiensis . Compared to all the GenBank reference accessions, three sequence variations were unique to some Nigerian M. fijiensis haplotypes. Twenty-one sequence haplotypes were identified, geographically mapped and registered in GenBank. The results indicate that M. musicola has been replaced by more frequently occurring M. fijiensis and M. eumusae , against which disease management and resistance breeding efforts should be directed in Nigeria.     

利用AFLP分子标记和无毒基因构建小麦白粉菌遗传连锁图谱

 本研究以具有8个无毒基因差异的2个小麦白粉菌亲本菌株CPW-1和E17进行杂交,获得97个后代菌株。以此为材料,利用AFLP分子标记的方法,对小麦白粉菌亲本及其杂交后代群体进行多态性分析,应用MAPMAKER/EXP(3.0b)并结合MapDrawV2.1软件构建小麦白粉菌的遗传连锁图谱。该图谱有10个连锁群,含117个标记位点(5个无毒基因位点和112个AFLP位点),总长1425.1cM。此图谱为首个在小麦白粉菌中构建的具有117个位点的遗传连锁图谱,而且首次获得了与无毒基因紧密连锁的AFLP分子标记位点。这些工作为无毒基因的定位和克隆、为全面进行小麦白粉菌的遗传学研究奠定了基础。     

中国小麦条锈病菌鉴别寄主中4抗病基因遗传组成分析

中4是中国小麦条锈菌生理小种的重要鉴别寄主之一。采用常规杂交遗传分析法和花粉母细胞染色体镜检,明确中4抗条锈病基因遗传组成,并探讨利用中国春ph1b突变体分析小麦近缘属(种)抗条锈病基因。将中4分别与中国春ph1b突变体和感病品种铭贤169杂交,对亲本及其杂交后代进行苗期抗条锈性鉴定和遗传分析,发现中4对条锈菌小种CY31和CY32的抗病性由1对显性基因控制;通过等位性分析和抗谱比较,发现中4对小种CY32的抗病基因与T. spelta album、Moro及K733中的抗条锈病基因不同,对中国春ph1b突变体×中4组合的F2代植株染色体数目及其核型变化的研究表明,F2代单株的抗条锈性与来自中间偃麦草X组染色体增加有关,并导致F2单株染色体数目发生变化,且X组染色体在F2代群体对小种CY31表现为抗病和感病植株中随机分布。     

中国4省猕猴桃细菌性溃疡病菌的生物型检测和遗传多样性分析

由丁香假单胞菌猕猴桃致病变种Pseudomonas syringae pv. actinidiae (Psa)侵染引起的猕猴桃细菌性溃疡病(kiwifruit bacterial canker)是全球猕猴桃生产上最具毁灭性的细菌病害。为探明福建、安徽、四川和陕西4省Psa菌株的生物型和遗传多样性,用5对PCR特异性引物PsaJ-F/-R、PsaK-F/-R、Tac-F/-R、Con002-F/-R和avrRps4-F1/-R2检测Psa菌株的生物型;用4对PCR引物27F/1492R、PsaF1/PsaR2、gapA-Fps/Rps和rpoD+364s/-1222ps分别扩增16S rRNA、ITS、gapA和rpoD基因,进行多基因联合分析Psa菌株的遗传多样性。结果表明,特异性引物Tac-F/-R从47株Psa菌株中均能扩增出一条545 bp的特异条带,其他4对引物未扩增出任何条带,说明供试Psa菌株的生物型均为biovar 3。多基因联合分析表明,4省Psa存在丰富的遗传多样性,4个群体共检测出27个单倍型,单倍型多样性为0.955。安徽、福建、四川和陕西群体的单倍型数差异较大,分别为1、8、12个和12个。4个群体的多态性位点数、核苷酸多样性和平均核苷酸差异数差异极显著(P<0.01),其中福建群体的多态性最丰富,而安徽群体的多态性最低。AMOVA分析表明,3.6%的遗传变异来源于种群间,而96.4%的遗传变异来源于种群内,说明种群内变异是遗传变异的主要来源。遗传分化分析表明,安徽省Psa群体与其他3个群体间的遗传分化极高(Fst>0.175),福建、四川和陕西群体间的遗传分化水平较低(Fst<0.017)。研究结果有利于了解福建省Psa的来源,为阻断Psa的传播和猕猴桃细菌性溃疡病的长期可持续控制提供了理论参考。     

A new blast resistance gene identified in the Indian native rice cultivar Aus373 through allelism and linkage tests

Blast, caused by Pyricularia grisea , is a major constraint on rice production. To widen genetic diversity for disease resistance, the Indian native rice cultivar Aus373 was screened by F₂ segregation analyses to investigate the genetic basis of its high resistance. Aus373 was crossed with a series of Japanese differential cultivars (JDCs) and the Chinese susceptible cultivar Lijiangxintuanheigu (LTH). The resistance ratios of subsequent F₂ progenies were used to determine the number of blast-resistance loci present as well as allelic relationships with known loci. Resistance of Aus373 was governed by dominant alleles at two loci, one at the Pi-k locus and the second apparently at a new locus linked to an isozyme gene Amp-1 with a recombination fraction of 37.9 ± 3.0% on chromosome 2. This putative new locus and allele were designated Pi16 (t).     

Molecular breeding for virus resistant potato plants

To engineer resistance against potato virus X (PVX), the viral coat protein (CP) gene has been introduced into two potato cultivars. Stable expression of the gene in transgenic clones throughout the growing season has been obtained and resulted in considerably increased virus resistance. With varying frequencies depending on the original cultivar used, true-to-type PVX resistant transgenic clones have been obtained. Since deviant light sprout characteristics were invariably associated with aberrations in plant phenotype, they can be used in procedures to early screen for deviations. Furthermore, it has been possible to unequivocally discriminate between the original untransformed and independent transgenic cultivars. Although no relation has been found between the presence, if any, of the CP of potato virus Y (PVY) or potato leafroll virus (PLRV) in CP gene transgenic potato, appreciable levels of resistance to these viruses has been obtained. This suggests that the mechanism by which a viral CP gene in the potato genome evokes resistance, differs amongst various viruses.     

Apoptosis, programmed cell death and the hypersensitive response

Apoptosis is typically a morphologically identifiable form of programmed cell death in mammals that is regulated by genes with homologues in other animal Phyla. Although both plants and fungal plant pathogens exhibit forms of developmental programmed cell death, demonstrated morphological or genetic homologies with mammalian apoptosis are still generally lacking. Because of its ubiquity and the involvement of signal transduction pathways in its induction, a strong case is developing that the hypersensitive response is a specific form of plant programmed cell death evolved as a defense against microbial parasites. Data suggest that separate signalling pathways may lead to the cell death and the defense gene activation that characterize this response and that parasite-specific resistance genes represent only one of many types of genes involved in response regulation. However, despite some biochemical similarities between the hypersensitive response, forms of developmental programmed cell death in plants, and animal apoptosis, no unique and consistent markers for the hypersensitive response (or plant programmed cell death in general) have yet been found. Whether any of these forms of plant cell death should be called apoptosis depends on how the term is defined. Assuming the hypersensitive response is a form of programmed cell death and is the default state upon pathogen entry into a cell, it seems likely that intracellular biotrophic plant pathogens resemble some animal viruses in being able to suppress this response in susceptible hosts.