基于DNA条形码技术的河南省夏季重要实蝇害虫分子鉴定

以夏季采自河南省洛阳市、郑州市的实蝇幼虫、成虫为研究材料,采用DNA条形码技术,通过测定、比对线粒体DNA细胞色素氧化酶I(COI)基因片段序列,对其进行种类鉴定。结果表明,检测的实蝇样品种类为橘小实蝇(Bactrocera dorsalis)、具条实蝇(Zeugodacus scutellatus)和三点棍腹实蝇(Dacus trimacula),与相关种已知序列的相似度均在99.39%以上,其系统发育树明显与我国其他常见实蝇近缘种区分开。     

基于DNA条形码的广西苦瓜中实蝇幼虫分子鉴定研究*

实蝇是多种热带、亚热带水果和蔬菜的重要害虫,其卵、幼虫、蛹难以通过形态特征进行种类鉴定。DNA条形码是近年来出现的物种分子鉴定技术,能够实现对昆虫非成熟虫态的快速鉴定。本研究利用DNA条形码技术和BOLD系统,选取线粒体DNA细胞色素氧化酶I（COI）基因片段,针对采自于广西南宁地区苦瓜中的实蝇幼虫样品进行了序列测定、比对和分析。结果显示,在所检测的10头实蝇幼虫样品中,有4头为瓜实蝇［Bactrocera cucurbitae (Coquillett)］、6头为南亚果实蝇［Bactrocera tau (Walker)］。     

基于DNA条形码技术的泰国番石榴中实蝇幼虫分子鉴定研究

实蝇是世界重要的检疫性害虫之一,对果蔬生产及其国际贸易具有很大的影响。而以线粒体DNA细胞色素C氧化酶亚单位I(mtDNACOI)基因的部分序列作为实蝇的DNA条形码能减少对实蝇成虫形态特征的依赖,可检测其任何虫态的样品,有助于实蝇样品的快速鉴定。本研究采用DNA条形码技术,针对采自泰国四色菊市番石榴烂果中的5头实蝇幼虫进行COI扩增测序,与生命条形码数据库(BOLD)中的序列进行比对并利用PAUP4.0软件构建了其系统进化树。根据序列分析和系统进化关系分析的结果,将5头实蝇幼虫样品鉴定为番石榴实蝇(Bactrocera correctaBezzi),并将本研究获得的2条COI序列在GenBank中注册,GenBank的登录号为HM590450和HM590451。     

新疆野扁桃与其近缘种的亲缘关系

野扁桃（Amygdalus ledebouriana Schlecht）为野生珍稀濒危植物资源,我国仅分布在新疆。为研究野扁桃与栽培扁桃及其近缘种的亲缘关系,对新疆野扁桃、栽培扁桃、栽培桃和桃属部分物种的叶绿体matK基因进行测序,基于Kimura 双参数模型计算种间遗传距离,并以邻接法（NJ）构建系统发育树。结果表明：野扁桃与蒙古扁桃和榆叶梅的遗传距离较小,与栽培扁桃和桃属物种（桃、山桃和蟠桃）的遗传距离较大;栽培扁桃与山桃、蟠桃和桃的亲缘关系较其与野扁桃、榆叶梅和蒙古扁桃的亲缘关系更近。     

基于DNA条形码的红翅大小蠹和黄杉大小蠹分子鉴定

外来有害生物的快速准确鉴定有助于提高口岸检疫效率。红翅大小蠹(Dendroctonus rufipennis)和黄杉大小蠹(D. pseudotsugae)作为大小蠹属的非中国种是我国口岸原木检疫中频繁截获的检疫性有害昆虫。本研究以mtDNA COI基因5′端和3′端序列为标记对红翅大小蠹与黄杉大小蠹的11个样本开展分子鉴定有效性评价。结果显示,当以COI基因5′端和3′端为靶标时,两种大小蠹间的平均遗传距离分别为0.181和0.144,是种内遗传距离的60.3和48倍,且种内、种间遗传距离间无重叠现象,在系统发育树上都能聚为独立的分支,表明mtDNA COI基因5′端和3′端序列均可有效区分红翅大小蠹与黄杉大小蠹。     

四纹豆象及其近缘种基于COI基因的分子检测技术研究

四纹豆象是口岸检疫中经常截获的种类,本文以四纹豆象及其近缘种为研究对象,测定分析了COI基因516 bp碱基序列。序列分析结果表明:保守位点为353个,变异位点为163个,简约信息位点为134个,自裔位点为29个。基于Kimura 2-parameter模型分析遗传距离,结果显示:种内遗传距离介于0.001~0.013之间,平均遗传距离为0.008,种间遗传距离介于0.114~0.193,平均遗传距离为0.161。采用邻接法构建的COI基因序列系统发育树显示,同一物种聚为同一小支,且分支自展值均为100%。结果表明应用COI基因片段对四纹豆象及其近缘种进行分子鉴定具有可行性。     

入侵种西花蓟马与本地近缘种花蓟马的双基因鉴定

快速准确的害虫种类识别是有效筛选天敌昆虫开展靶向性生物防控的关键。入侵种西花蓟马Frankliniella occidentalis与本地种花蓟马F.intonsa常同域同期同种寄主上发生,因体型小、形态相似,难以快速准确鉴定。本研究以mt DNA COI与r DNA ITS2基因为标记对我国10个采样点的西花蓟马和花蓟马开展分子鉴定研究。结果显示,当以COI或ITS2基因为靶标时,西花蓟马与花蓟马间的平均遗传距离分别为0.221和0.113,是种内遗传距离的22.1和18.8倍,且种内、种间遗传距离间无重叠,并在系统发育树上聚为独立的分支,表明2种基因均可准确区分西花蓟马和花蓟马。此外,基于COI基因构建的系统发育树,西花蓟马的各单倍型聚为了2个亚分支,并分别对应温室品系和羽扇豆品系,表明COI基因还可用于西花蓟马品系的识别鉴定。研究结果对近缘种花蓟马的快速鉴定、专食性天敌昆虫的筛选,及其生防效果评价具有重要意义。     

不同核盘菌菌株及其近缘种的RAPD分析

 本文利用随机引物扩增多态性DNA (RAPD)技术分析了7个生物学性状差异较大核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)的遗传多样性,并同三叶草核盘菌(S.trifoliorum)、小核盘菌(S.minor)的代表性菌株和莴苣上的一种产菌核病原菌的代表菌株Let-19进行了比较。结果表明40个引物中8个引物能稳定地从供试菌株中扩增出多态性DNA片段。通过分析这些多态性片段可以看出7个供试核盘菌菌株之间的遗传相似系数变化幅度为0.505 2~0.793 1,而核盘菌、三叶草核盘菌,小核盘菌和Let-19之间的遗传相似系数的变幅则为0.194 2~0.385 3。莴苣上的菌株Let-19的RA PD图谱同供试其它种的菌株既存在明显差异的DNA片段电泳带,又显示出一些位置一致的DNA片段电泳带。因而Let-19同核盘菌属真菌的亲缘关系较近。供试的引物中OPL14既能介导从供试的7个核盘菌菌株和3个近缘种的3个菌株的DNA样品中扩增出相同的DNA片段,又能扩增出种或菌株特异性DNA片段。因而RAPD技术适于研究核盘菌的遗传多样性及分析核盘菌属真菌的亲缘关系。     

DNA条形码技术在小花蝽属昆虫分类鉴定中的应用

本研究利用DNA条形码技术对13种小花蝽属Orius Wolff昆虫进行了鉴定,进行了59条COI基因序列碱基组成及种内、种间遗传距离的分析,采用邻接法、最大简约法、贝叶斯推论法构建了系统发育树。结果表明,小花蝽属昆虫COI基因序列碱基组成与典型的昆虫线粒体DNA一致,A+T平均含量(66.4%)明显高于G+C含量,密码子的第3位A+T含量高达90.7%,碱基替换多为同义替换;13种小花蝽种内平均遗传距离为0.008,种间平均遗传距离为0.128,种内、种间遗传距离没有重叠区域。3种方法构建的系统发育树的聚类分析与形态学鉴定结果基本一致,除微小花蝽Orius minutus(Linnaeus)可能存在隐存种现象外,其他同一种群的不同个体单独聚为一支。利用DNA条形码技术对小花蝽属昆虫进行物种快速分子鉴定具有可行性。     

北京地区粘虫对5种杀虫剂的抗药性

采用浸叶法测定了北京地区6个粘虫Mythimna separata(Walker)田间种群对5种不同类型杀虫剂的抗药性。结果表明:与相对敏感品系相比,6个田间种群对5种杀虫剂均表现出不同程度的抗性水平。其中,对氯虫苯甲酰胺(抗性倍数为1.314~4.213)、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(抗性倍数为1.000~4.385)和毒死蜱(抗性倍数为1.083~5.936)表现为敏感至低水平抗性;对虫螨腈(抗性倍数为1.355~20.80)和氯氟氰菊酯(抗性倍数为1.748~13.98)表现为敏感至中等水平抗性。因此,北京地区的粘虫防治应注重将氯虫苯甲酰胺、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和毒死蜱与虫螨腈或氯氟氰菊酯交替或轮换使用,以延缓抗药性的产生与发展。     

黏虫生殖相关脂蛋白受体基因的克隆与时空表达分析

为明确脂蛋白受体（lipophorin receptor,LpR）在黏虫Mythimna separata生殖中的潜在作用,采用反转录PCR技术克隆黏虫的2个LpR基因cDNA序列,并采用实时荧光定量PCR技术分析其在黏虫雌虫不同发育时期和组织中的时空表达谱。结果表明,从黏虫中克隆得到的2个LpR基因分别命名为MsLpR-1和MsLpR-2,其开放阅读框分别为1 857 bp和1 935 bp,分别编码618个和644个氨基酸;且均具有LpR家族典型的5个结构特征,其区别位于表皮生长因子前体同源结构域和O-糖链连接结构域之间插入或缺失29个氨基酸。MsLpR-1和MsLpR-2基因在黏虫雌虫不同发育阶段均有表达,在5日龄雌成虫中的表达量最高,分别是1日龄雌蛹中表达量的2.70倍和3.72倍。2个LpR基因均在雌成虫卵巢和中肠中显著上调表达,其中MsLpR-1基因在卵巢和中肠中的表达量分别是头部表达量的67.28倍和222.15倍,而MsLpR-2基因在卵巢和中肠中的表达量分别是头部表达量的5.27倍和5.64倍,此外MsLpR-2基因还在脂肪体和胸部中显著上调表达,其表达量分别是头部表...     

应用转录组测序高通量发掘东方粘虫SSR标记

为高通量发掘粘虫Mythimna separata(Walker)的SSR标记,利用MISA软件对第2代转录组测序获得的108 494条粘虫unigenes进行SSR检测。结果显示,共发现12 483个SSR位点,出现频率为11.505%,分布于10 685条unigenes中,发生频率为9.848%,平均每6 126 bp含有1个SSR位点。单核苷酸和三核苷酸是主要重复类型,分别占SSR总数的75.206%和15.325%;六核苷酸重复所占比例最小,仅为0.008%。粘虫转录组SSR中共发现42种重复基元,单核苷酸重复基元A/T出现频率最高,占总SSR的74.141%;其次是AC/GT和ATC/ATG,分别占4.390%和4.094%。10次重复的SSR数量最多,有6 557个,占总SSR的52.527%;11次重复的为1 872个,占14.996%;12次以上重复所占比例均不足5.000%。表明粘虫转录组中SSR位点数量多、出现频率高、基元类型丰富。     

黏虫丝氨酸蛋白酶抑制剂基因的克隆及抗球孢白僵菌功能分析

为探究丝氨酸蛋白酶抑制剂（serine protease inhibitor,Serpin）基因在黏虫Mythimna separata生长发育及免疫防御等过程中发挥的作用,在黏虫转录组中获得Serpin基因的cDNA序列,采用实时荧光定量PCR技术分析Serpin在黏虫不同发育阶段和不同组织中的表达水平,并通过RNA干扰技术分析Serpin在黏虫抗球孢白僵菌Beauveria bassiana过程中发挥的作用。结果显示,获得2个黏虫Serpin基因,命名为MsSerpin-4和Mserpin-5,其cDNA全长序列分别为1 938 bp和2 618 bp,开放阅读框分别为1 188 bp和1 197 bp,分别编码395个和398个氨基酸,GenBank登录号分别为MZ577062和MZ577063。2个基因在黏虫不同龄期和不同组织内均有表达,在成虫期的相对表达量最高,在1龄幼虫期的相对表达量最低;在中肠中的相对表达量最高,在唾腺中的相对表达量最低。RNA干扰6 h时对MsSerpin-4和Mserpin-5表达的抑制效果最好,抑制率分别为52.57%和49.15%;MsSerpin-4和Mserpin-5的表达被抑制后,黏虫对球孢白僵菌更敏感,校正死亡率分别提高了31.47%和14.62%。表明黏虫2个MsSerpin均参与了被球孢白僵菌侵染后的免疫反应,可为后续黏虫的生物防治提供新靶标。     

波长、密度和光强对黏虫趋光行为的影响

为提高灯光诱控黏虫Mythimna separata的选择性与效果,采取成虫趋光反应行为试验箱分别测定14种单色光波LED灯下、不同试虫密度下及不同光强下黏虫的趋光行为。结果表明：在18：00—21：00时段,不同光照时间下,试虫密度为20头时黏虫成虫趋光率最高;在光强为40~640 lx下,光强对黏虫成虫趋光率无显著影响,当光强为160 lx时,黏虫雌、雄成虫趋光率最高,分别为52.0%和27.6%;在365~660 nm波长范围内,雌成虫的趋光率显著高于雄成虫。当波长为420、590、600、630和660 nm时,黏虫雌成虫的趋光率较高,分别为41.0%、40.0%、41.0%、40.6%和45.0%;当波长为365、380、445和480 nm时,黏虫雌成虫的负趋光率较大,分别为33.6%、24.6%、20.0%和20.6%;当波长为570、590、630和660 nm时,黏虫雄成虫的趋光率较高,分别为33.6%、32.4%、30.8%和33.2%;当波长为365、590、600和630 nm时,黏虫雄成虫的负趋光率较大,分别为21.2%、20.2%、21.8%和21.2%,表明黏虫趋光行为主要受波长影响,且雌、雄成虫敏感波长不同。     

粘虫生物钟timeless基因的克隆及时空和昼夜表达分析

为明确生物钟timeless基因对粘虫Mythimna separata迁飞、交配等周期性活动的调节作用,利用PCR技术克隆了粘虫timeless基因,命名为Mstim,采用生物信息方法分析其序列特征,使用实时荧光定量PCR技术检测该基因在不同发育阶段、组织及昼夜的表达特征。结果表明,Mstim的c DNA全长为3 132 bp,编码1 043个氨基酸,其预测的蛋白质Ms TIM分子量为117 k D,等电点5.14,具有timeless保守的PIS、NLS等结构域,与甜菜夜蛾Spodoptera exigua及棉铃虫Helicoverpa armigera的氨基酸序列相似性高达97%。荧光定量PCR结果显示成虫期的Mstim表达量最高,卵期和蛹期次之,6龄幼虫的表达量最低;在雌、雄蛾中均以触角及头部中的表达量较高,飞行肌、足及生殖腺中的表达量较低。粘虫雌、雄蛾触角中Mstim的昼夜表达模式相似,均为光期表达量低于暗期,光期5 h的表达量最低,光期末期逐渐升高,至暗期后3 h达到最高值,暗期末期表达量开始下降。说明Mstim基因在粘虫中的表达不仅具有发育时期和组织的时空特异性,而且表现出明显的昼夜特性,推测其可能参与粘虫生长发育和迁飞与生殖等行为、生理节律的调节。     

粘虫脂动激素基因MsepAKH1的克隆与成虫期表达模式分析

为明确脂动激素基因AKH在粘虫Mythimna separata(Walker)能源代谢过程中的作用,采用RT-PCR和RACE技术克隆得到粘虫脂动激素基因MsepAKH1的cDNA全长,并通过实时荧光定量PCR技术测定该基因在成虫期的组织与发育阶段表达模式。结果表明,粘虫脂动激素基因MsepAKH1的cDNA序列全长为449 bp,GenBank登录号为KP979739.1,开放阅读框为207 bp,编码68个氨基酸,具有昆虫脂动激素基因家族典型的结构特征;预测该基因编码的MsepAKH1蛋白分子量为7.61 kD,等电点为8.46,MsepAKH1的氨基酸序列与烟草天蛾Manduca sexta、二化螟Chilo suppressalis、小菜蛾Plutella xylostella、棉铃虫Helicoverpa armigera、家蚕Bombyx mori的AKH氨基酸序列同源性较高。MsepAKH1基因在粘虫初羽化雌蛾不同组织间的表达量差异显著,主要在头部和飞行肌内表达,分别约为同日龄雌蛾脂肪体内表达量的15.4倍与8.1倍,在脂肪体、卵巢与中肠内的表达量显著降低。对不同日龄雌蛾头部和飞行肌内的表达量检测发现,在7日龄雌蛾头部和3日龄雌蛾飞行肌内的表达量分别显著高于其它日龄雌蛾相同组织中的表达量,分别约为初羽化雌蛾相同组织表达量的2.4倍与1.6倍。表明MsepAKH1基因的表达因粘虫雌蛾组织与日龄间的不同而呈现动态变化。     

黄带犀猎蝽对黏虫3龄幼虫的捕食功能反应

为绿色防控黏虫Mythimna separata,在实验室条件下研究黄带犀猎蝽Sycanus croceovittatus 4、5龄若虫和雌、雄成虫对不同密度黏虫3龄幼虫的捕食功能反应、搜寻效应和自身密度干扰效应。结果表明,黄带犀猎蝽4、5龄若虫和雌、雄成虫对黏虫3龄幼虫的捕食功能反应均符合Holling Ⅱ和Holling Ⅲ两种模型;在拟合Holling Ⅱ模型中,黄带犀猎蝽4、5龄若虫和雌、雄成虫对黏虫3龄幼虫的日均最大捕食量分别为9.709、30.075、16.215和24.319头,控害效能分别为13.544、36.180、28.377和30.739,其中5龄若虫对黏虫3龄幼虫的控害效能最大;在拟合Holling Ⅲ模型中,黄带犀猎蝽4、5龄若虫和雌、雄成虫的日均最大捕食量分别为8.855、20.960、14.700和18.180头,最佳寻找密度分别为4.084、8.497、5.370和7.322头/盒;黄带犀猎蝽4、5龄若虫和雌、雄成虫搜寻效应与黏虫密度呈负相关关系,平均每头黄带犀猎蝽的捕食量与其自身密度呈负相关;黄带犀猎蝽5龄若虫相较于4龄若虫和雌、雄成虫对黏虫3龄幼虫有较高的捕食能力,更具有田间推广应用潜力。     

粘虫雌蛾性信息素特征成分鉴定及其不同配比的室内引诱效果

为确定粘虫Mythimna separata(Walker)雌蛾的性信息素特征成分及其不同配比的室内引诱效果,采用气相色谱-质谱和气相色谱-触角电位联用技术检测了雌蛾性腺浸提液,并利用Y型嗅觉仪测定了粘虫雄蛾对不同配比性信息素特征成分的选择反应。结果显示,从粘虫的求偶雌蛾性腺浸提液中可分离到顺-11-十六碳烯醛、十六碳醛和顺-11-十六碳烯醇3种特征成分,在色谱柱中的保留时间依次为15.82、16.06和17.27 min,含量分别为3.37、1.83和0.10 ng,比例约为34∶18∶1。无论是天然存在于雌蛾性腺还是人工合成的顺-11-十六碳烯醛均能够激发雄蛾的电生理反应。顺-11-十六碳烯醛、十六碳醛和顺-11-十六碳烯醇不同配比对雄蛾表现出不同的引诱活性,最大引诱率达87%,极显著高于对照溶剂石蜡油对雄蛾的引诱率。表明顺-11-十六碳烯醛、十六碳醛和顺-11-十六碳烯醇为中国粘虫种群的雌蛾性信息素特征成分,且其不同配比对雄蛾有不同的引诱活性。     

粘虫蛾飞行过程中体温及呼吸强度变化

为明确粘虫Mythimna separata(Walker)蛾飞行时体温和呼吸强度等生理因素的变化,采用昆虫飞行磨固定吊飞装置,通过模拟粘虫蛾夏、秋季节不同迁飞活动的环境温度,采用半导体点温计和CO2呼吸测定仪测定了25℃和19℃条件下对其体温和呼吸强度的影响。结果表明,粘虫蛾在25℃和19℃飞行时体温均显著增加,且在15~20 min后达到最高值,然后下降并趋于稳定;在25℃飞行20 min时,雌、雄蛾最高体温分别为29.78、30.71℃,在19℃飞行15 min时,分别为22.90、22.72℃;在25℃和19℃飞行时呼吸强度显著提高,在15 min时达最高值,分别为149.98×10-6/min和106.12×10-6/min;在2种温度下粘虫蛾飞行时的呼吸强度与体温的变化呈显著正相关。研究表明,粘虫蛾在飞行时呼吸强度显著增加,体温显著升高,代谢速率和能量消耗加快,以满足其飞行的生理需求。     

氯虫苯甲酰胺和氟虫腈对黏虫细胞色素P450基因表达的影响

为筛选出黏虫Mythimna separata参与杀虫剂解毒代谢的主效细胞色素P450基因,采用叶片浸渍法测定了用于处理黏虫3龄幼虫的亚致死浓度,通过构建转录组测序文库并结合数字基因表达(digital gene expression,DGE)对不同处理的黏虫进行测序,并运用实时荧光定量PCR(realtime quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)技术验证12个P450基因的表达情况。结果表明,用于处理黏虫的氯虫苯甲酰胺和氟虫腈亚致死浓度LC_(10)分别为0.15、13.66 mg/L;对照样品、氟虫腈处理样品和氯虫苯甲酰胺处理样品分别获得59 521 504、64 838 148和41 722 990个原始序列数据,分别获得57 441 216、62 368 912和40 285 164个过滤后的序列数据;过滤后的序列长度分别为8.62、9.36和6.04 G;碱基错误率均为0.02%;Phred数值大于20、30的碱基占总碱基的百分比均高于90.59%;鸟嘌呤+胞嘧啶(guanine cytosine,GC)含量分别为47.16%、48.94%和47.55%,表明转录组测序质量较高;黏虫受氯虫苯甲酰胺胁迫后,29个P450基因表达量上调,27个P450基因表达量下调;黏虫受氟虫腈胁迫后,23个P450基因表达量上调,26个P450基因表达量下调;12个P450基因表达量的RT-qPCR技术检测结果与DGE测序文库显示的结果基本一致。