黄绿绿僵菌侵染褐飞虱的电镜观察

利用扫描电镜与半薄切片结合的方式观察黄绿绿僵菌(Metarhizium flavoviride)对褐飞虱[Nilaparvata lugens (Stål)]虫体、卵块的侵染过程,并比较黄绿绿僵菌处理不同时长对褐飞虱卵块孵化率,及成虫、幼虫发育历期的影响。结果表明:黄绿绿僵菌在寄主褐飞虱体表不同结构区的入侵行为存在差异,易先从节间膜、体表的褶皱凹陷等部位产生附着胞,在体表长出菌丝和产孢,随后入侵寄主血腔,借助寄主的营养快速繁殖,导致菌体大量堆积在褐飞虱腹部引发其死亡。喷施于稻株表面的黄绿绿僵菌无法侵染产于稻株叶鞘组织内的褐飞虱卵块,但黄绿绿僵菌菌体可在离体褐飞虱卵块体表定殖并繁殖。黄绿绿僵菌处理褐飞虱种群的卵块孵化率集中在61.10%~72.67%,延长处理时间并未使寄主褐飞虱的卵块孵化率降低。不同处理时间的褐飞虱成虫、若虫历期与对照种群相比并无显著差异,说明黄绿绿僵菌处理并未对褐飞虱成虫、若虫发育历期造成影响。推测黄绿绿僵菌可侵染褐飞虱及其卵块,但所需时间较长,易受外界因子影响。因此,黄绿绿僵菌对褐飞虱的田间防控需结合外界影响因子制定合理的使用策略。     

褐飞虱一个新的海藻糖合成酶基因的特性、 发育表达及RNAi效果分析

背景 昆虫海藻糖合成酶基因是昆虫海藻糖合成的主要基因,大多数昆虫中只拥有一个海藻糖-6-磷酸合成酶（trehalose-6-phosphate synthase,TPS）基因,部分昆虫存在一个海藻糖-6-磷酸酯酶（trehalose-6-phosphate phosphatase,TPP）基因。前期研究发现褐飞虱（Nilaparvata lugens）中拥有两个TPS,对其功能研究发现TPS不仅能够调控海藻糖代谢,还可介导海藻糖酶调控几丁质合成与降解途径,控制昆虫的蜕皮过程。目的 通过对褐飞虱转录组测序分析获得了一个新的TPS,检测该基因在褐飞虱不同发育阶段的表达情况,探究该基因的功能与前期发现的两个TPS的区别。方法 对获得的新TPS基因序列采用克隆技术获得全长cDNA序列,经验证正确后,对其蛋白的一级、二级、三级结构及与其他昆虫的TPS进行比对分析,最后采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术测定3个不同TPS在褐飞虱不同发育阶段的表达,并采用RNA干扰（RNAi）技术抑制TPS3的表达。结果 在前期研究的基础上,克隆出一个新的TPS,并命名为TPS3。TPS3开放阅读框长度为2 352 bp,编码783个氨基酸,预测蛋白分子量为88.9 kD,等电点为5.47,具有亲水性结构。生物信息学分析表明,褐飞虱3个TPS蛋白具有较高的同源性,都具有TPS和TPP两个保守结构域及其他特征序列,并且α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲所占的比例较为接近。褐飞虱不同发育阶段3条TPS的相对表达量不同,TPS1的相对表达量从4龄0 h开始逐渐上升,至成虫阶段达到最高,TPS2的相对表达量从4龄末期开始明显上升且在整个5龄阶段都有较高的表达,TPS3的相对表达量在5龄末期和成虫初期较高。单独干扰褐飞虱TPS3 48 h后被干扰基因的相对表达量下降,dsTPS3能有效抑制TPS3的表达。结论 在褐飞虱中发现一个新的TPS（TPS3）,其与褐飞虱中已经报道的TPS1和TPS2具有较高的同源性。不同发育阶段表达结果表明,3个TPS在发育过程中行使的功能不同。RNAi能够有效抑制TPS3的表达并导致褐飞虱蜕皮障碍和翅发育畸形。     

近零磁场下干扰磁响应关键基因对褐飞虱寿命的影响

【目的】 隐花色素（cryptochrome, Cry）和铁硫簇蛋白IscA（iron-sulfur cluster assembly,即MagR）是生物体内潜在的磁受体蛋白,本研究通过RNA干扰（RNAi）技术,分别敲减褐飞虱（Nilaparvata lugens）体内的磁响应关键基因NlCry1、NlCry2和NlMagR,旨在探明近零磁场（near-zero magnetic field,NZMF）环境下,以上3种基因在褐飞虱寿命调节过程中的作用,从而间接探讨这3种基因对磁场的响应情况。【方法】 采用RNAi技术,以实验室正常磁场环境下稳定饲养的短翅初羽化褐飞虱雌雄成虫为材料,通过向其体内注射双链RNA（dsRNA）分别抑制磁响应关键基因NlCry1、NlCry2和NlMagR,随后立即分别放入正常磁场（geomagnetic field,GMF）和近零磁场中,于每日相同时间观察记录试虫寿命。同时于注射后的1、2和3 d通过RNAiso Plus法提取GMF中褐飞虱雌成虫总RNA,反转录合成第一链DNA,后采用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）技术检测该基因的表达情况,以确定基因干扰效率。【结果】 注射dsNlCry1后,褐飞虱雌雄成虫寿命在近零磁场和正常磁场间均无显著差异。注射dsNlCry2后,近零磁场中褐飞虱雌雄成虫寿命比正常磁场分别显著延长27.78%和50.04%;此外,与注射dsGFP处理相比,正常磁场下注射dsNlCry2的雌成虫寿命缩短,而近零磁场下注射dsNlCry2的雌成虫寿命延长,但二者差异均不显著;近零磁场和正常磁场下注射dsNlCry2的雄成虫寿命均缩短（25.41%和10.73%）,且正常磁场下差异显著。近零磁场中,注射dsNlMagR的雌成虫寿命较注射dsGFP的寿命显著缩短了16.48%,而雄成虫寿命在磁场间、干扰处理间的差异均不显著。【结论】 磁场变化下褐飞虱雌雄成虫体内3种磁响应关键基因对其寿命的调节功能存在差异。其中,NlCry2对磁场变化存在敏感响应,表现为敲减该基因与磁场变化的互作显著地影响雌雄成虫寿命,且表现出“性二型性”;NlMagR也可对磁场变化产生明显响应,但该响应只存在于雌成虫;此外,NlCry1对磁场变化无响应,该基因或与褐飞虱雌雄成虫寿命调节无关。     

褐飞虱GSK-3调控糖原与海藻糖代谢的潜在功能

【目的】昆虫胰岛素信号途径能够介导糖原合成酶激酶3（glycogen synthase kinase 3,简称GSK-3或GSK3）调控体内糖原及海藻糖等糖代谢过程,从而控制昆虫的各项生命活动。论文旨在探究糖原合成酶激酶在褐飞虱（Nilaparvata lugens）体内对糖原与海藻糖代谢的调控作用。【方法】首先,基于GSK-3的cDNA编码序列,利用ExPASy工具翻译GSK-3氨基酸序列,预测蛋白分子量大小及等电点（pI）;然后利用SignaIP4.1Server对其信号肽进行分析。其次,以笔者实验室饲养的褐飞虱为研究对象,从4龄开始,每12 h取材,取至成虫48 h。利用Trizol法提取褐飞虱总RNA,根据反转录试剂盒合成第一链DNA,以18S作为内参基因,通过实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测褐飞虱GSK-3在不同龄期mRNA水平上的相对表达量。然后利用RNAi技术,向褐飞虱体内显微注射双链RNA(dsRNA)抑制GSK-3,以注射dsGFP的褐飞虱作为对照组。注射后48 h利用qRT-PCR技术检测GSK-3的表达情况,确定抑制效果。另外,取注射后48 h虫体,分别测定褐飞虱体内海藻糖、葡萄糖、糖原含量及海藻糖酶（trehalase,TRE）活性变化。最后采用qRT-PCR检测胰岛素信号通路胰岛素受体基因(insulin receptor,InR)、类胰岛素多肽基因(insulin-like peptides,Ilps)及海藻糖代谢途径TRE、海藻糖合成酶基因(trehalose-6-phophate synthase,TPS)、糖原磷酸化酶基因(glycogen phosphorylase,GP)、糖原合成酶基因(glycogen synthase,GS)中相关基因的表达,分析GSK-3在胰岛素信号通路及海藻糖代谢途径中的调控作用。【结果】褐飞虱GSK-3开放阅读框为1 914 bp,编码637个氨基酸;预测蛋白分子量为69.25 kD,等电点为9.15,为偏碱性蛋白,无信号肽结构,序列高度保守。发育表达模式结果显示GSK-3在不同发育阶段表达不一致,5龄若虫蜕皮前后低表达。GSK-3的dsRNA注射后48 h,与对照组dsGFP相比,GSK-3表达极显著下降,表明RNA干扰效果明显。糖原含量和两类海藻糖酶活性显著下降,而海藻糖含量显著上升,推测糖原和葡萄糖转化为海藻糖,作为其生理活动的能量来源。qRT-PCR检测发现,当GSK-3表达抑制后48 h,TRE1-2的表达量显著下降,而TRE1-1和TRE2的表达量极显著下降。另外,2个TPS基因、GS以及GP的表达量均极显著下降;胰岛素信号通路的2个InR基因和4个Ilps基因的表达同样被抑制,间接表明InR能够调控GSK-3的表达。【结论】褐飞虱GSK-3低表达后能够通过调控胰岛素信号通路及海藻糖代谢途径相关基因表达来调控糖原及海藻糖代谢。相关研究结果有助于更加全面地探索褐飞虱等昆虫糖原合成酶激酶调控海藻糖及糖类物质平衡的潜在分子机理。     

抗吡虫啉褐飞虱种群对黑肩绿盲蝽功能反应的影响

[目的]了解褐飞虱对吡虫啉产生抗性后对黑肩绿盲蝽功能反应的影响,以便更好地协调生物防治与化学防治的关系.[方法]用抗、感吡虫啉褐飞虱种群分别饲养黑肩绿盲蝽1代,测定F2代黑肩绿盲蝽RNC和SNC种群各龄若虫和成虫对褐飞虱卵的功能反应.[结果]黑肩绿盲蝽RNC和SNC种群各龄若虫和成虫的功能反应均能用HollingⅡ圆盘方程进行拟合,同一个种群的捕食量在一定范围内随着猎物密度的增加而增加,两个种群的1~3龄若虫和雌成虫对褐飞虱卵的捕食能力、各龄期的日最大捕食量、对猎物的处理时间均差异不显著,但黑肩绿盲蝽RNC种群的4和5龄若虫对褐飞虱卵的瞬间攻击率α分别为1.2946和1.0968,显著低于SNC种群的1.9597和1.5657.[结论]用抗吡虫啉褐飞虱种群饲养黑肩绿盲蝽1代后,黑肩绿盲蝽的功能反应发生变化,其捕食功能有所下降.     

烟粉虱味觉受体基因BtabGR1和BtabGR2的克隆与表达模式分析

【目的】烟粉虱（Bemisia tabaci）为世界性分布的重要农林入侵害虫,寄主植物种类众多,但对不同寄主植物存在嗜性差异,而味觉受体（gustatory receptor,GR）基因在其取食选择等行为中发挥重要作用。本研究通过克隆烟粉虱味觉受体GR1和GR2基因,明确其在烟粉虱不同发育期和成虫不同组织中的表达特性,为基因功能的深入研究提供依据。【方法】从烟粉虱MED隐种成虫头部转录组中筛选获得味觉受体基因序列,利用巢式PCR技术克隆获得两个味觉受体基因的完整开放阅读框（open reading frame,ORF）序列,两个基因分别命名为BtabGR1和BtabGR2,运用生物信息学软件对其编码氨基酸序列特征、结构域等信息进行预测,基于邻接法构建BtabGR1、BtabGR2与其他半翅目昆虫味觉受体基因的系统进化树,并利用实时荧光定量PCR方法分析两个基因在烟粉虱不同发育期（卵、1—4龄若虫和雌、雄成虫）和雌、雄成虫不同组织（头、胸、腹、足）中的表达情况。【结果】克隆获得BtabGR1和BtabGR2基因序列（GenBank登录号：OL845904和OL845905）,完整开放阅读框为1 287和1 344 bp,分别编码428和447个氨基酸,预测蛋白分子量为 48.54和51.50 kD,理论等电点为8.85和8.74,具有4个和6个跨膜结构域。氨基酸序列比对和系统进化分析结果显示,BtabGR1 和BtabGR2与其他半翅目昆虫GR28b和GR43a-like基因亲缘关系较近。发育期表达谱分析表明,BtabGR1和BtabGR2在烟粉虱的不同发育历期均有表达,其中BtabGR1在成虫中表达量高于其他发育期,而BtabGR2在卵中的表达量最高;组织表达谱结果表明,BtabGR1和BtabGR2在烟粉虱雌、雄成虫不同组织中均有表达,且均在成虫头部高表达。【结论】BtabGR1和BtabGR2具有昆虫味觉受体基因的典型特征,二者均在烟粉虱成虫头部高表达,推测两基因在烟粉虱寄主植物适应过程中发挥重要作用,可作为烟粉虱新型防控措施的潜在靶标。     

褐飞虱Yellow基因的克隆及功能

【目的】克隆褐飞虱（Nilaparvata lugens）Yellow基因（NlYellow）,研究该基因在褐飞虱不同发育时期和不同组织中的表达谱,通过RNA干扰沉默NlYellow了解其功能。【方法】使用网络版primer3设计引物克隆NlYellow,将得到的cDNA序列翻译为氨基酸序列后,与GenBank数据库中其他物种的Yellow序列进行同源比对,并构建系统发育树。采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术,研究褐飞虱胚胎、1-5龄若虫以及成虫期NlYellow的相对表达量,并检测该基因在雌、雄成虫头、胸、腹、足、翅、卵巢和睾丸等组织中的相对表达量。向褐飞虱5龄若虫体内注射0.4 µg针对NlYellow的双链RNA,待羽化为成虫后观察表型。【结果】克隆得到NlYellowORF序列,通过序列比对发现它与豌豆蚜（Acyrthosiphon pisum）Yellow的氨基酸序列同源性最高(98%),但与黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）、家蚕（Bombyx mori）等物种的氨基酸序列同源性较低。系统发育树分析显示它与豌豆蚜的亲缘关系最近。qRT-PCR显示NlYellow在胚胎期表达水平具有波动性,其中第1、3、4和5天中的表达量低于其他时段的表达量。此外,NlYellow在3龄和5龄若虫期表达量高于其他若虫期（P＜0.05）;该基因在雄虫头、胸、翅、足、中肠和睾丸中均有表达,但前4个组织中表达量相对较高（P＜0.05）;而在雌虫中,该基因只在头、胸、翅、足中表达。另外,该基因在短翅成虫中表达水平显著高于长翅成虫（P＜0.05）,并且在短翅成虫当中,雄虫中的表达量高于雌虫并达到显著水平（P＜0.05）。采用RNA干扰技术沉默NlYellow后,褐飞虱成虫整体体色变黄,胸、腹和足颜色变化尤其明显。【结论】初步推测NlYellow的功能是参与外表皮色素沉积,改变体色。     

不同温度和密度下黑肩绿盲蝽对褐飞虱的功能反应

在实验室条件下,开展不同温度和密度下黑肩绿盲蝽对褐飞虱的功能反应试验,用该方法定量评价黑肩绿盲蝽对褐飞虱的捕食作用。结果表明,黑肩绿盲蝽对褐飞虱若虫的功能反应为HollingⅡ型反应,在温度为24-35℃时,24-30℃黑肩绿盲蝽的捕食量随温度的升高而增加,在30℃时捕食量达到最大值,30-35℃捕食量随温度的升高而降低。在不同密度下,黑肩绿盲蝽的捕食量随密度的增大而增加,捕食量在一定范围内随着猎物密度的增加而增加,若虫的捕食能力大于成虫;4龄若虫理论捕食量最大,为104.2粒卵/d。数值反应研究结果表明,不同褐飞虱卵密度对黑肩绿盲蝽的生长、发育、繁殖有着显著影响。随着猎物密度增大,黑肩绿盲蝽若虫发育迅速、雌虫产卵量、孵化率及雌性比增大,成虫寿命减小,最后趋于稳定。     

温度对长绿飞虱蜜露分泌量及体质量的影响

为研究长绿飞虱的为害规律,制定合适的防治策略。对不同温度下长绿飞虱成若虫蜜露分泌量和体质量变化进行研究,建立了若虫蜜露排放量与体质量的回归方程。结果表明,长绿飞虱低龄若虫及不同体色成虫在不同温度下蜜露排放量无显著变化,但其高龄若虫在高温条件下平均蜜露排放量显著升高;雌成虫体质量为雄虫体质量的2倍,雌虫体质量在26 ℃最高;除5龄若虫外,温度未对若虫体质量产生显著影响。各温度条件下长绿飞虱若虫日均蜜露排放量与其体质量呈显著正相关。长绿飞虱为害最严重时期为4~5龄若虫期,故田间防治长绿飞虱时期应选择在3龄及3龄以前,当田间温度较低时,可以考虑适当放宽长绿飞虱的防治指标。     

金龟子绿僵菌生物学特性及其对草地贪夜蛾的侵染

【目的】探究金龟子绿僵菌（Metarhizium anisopliae,ZKJGL）生长发育所需要的营养条件以及对草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）幼虫的侵染力,为草地贪夜蛾生物防治研究以及生防菌剂的开发提供参考。【方法】室内测定温度、光周期、pH以及氮源、碳源对金龟子绿僵菌菌株ZKJGL菌丝生长和产孢的影响,并测定其对草地贪夜蛾2龄幼虫的活性。【结果】金龟子绿僵菌ZKJGL菌丝生长和产孢的适宜温度为20～25℃、pH=7、全黑暗条件,对碳源和氮源要求不高,麦芽糖、酵母膏或蛋白胨的利用率较好。孢子浓度为5×10⁸cfu/mL的金龟子绿僵菌ZKJGL菌株侵染草地贪夜蛾后累计死亡率达77.78%,LC₅₀为4.406×10⁶cfu/mL,LT₅₀少于4 d。【结论】金龟子绿僵菌ZKJGL易于培养,对营养条件、光照要求不高,对草地贪夜蛾的幼虫具有较强的致病力,可作为优良菌株进一步研发生物农药应用于防治草地贪夜蛾。     

白僵菌和绿僵菌对棉铃虫的室内防控效果评价

【目的】研究白僵菌和绿僵菌在不同侵染方式下对棉铃虫幼虫致死效应的差异。【方法】室内配置不同浓度白僵菌和绿僵菌孢悬液,采用浸渍法和饲喂法对棉铃虫三龄幼虫进行处理,统计死亡率及体重。【结果】白僵菌和绿僵菌孢子悬浮液经体壁侵染对棉铃虫最大校正死亡率分别为63%和73%,经消化道侵染对棉铃虫最大校正死亡率为38%和65%,与对照相比,体重有不同程度的下降。【结论】室内条件下白僵菌和绿僵菌两者的分生孢子悬浮液均是,浓度越高对棉铃虫的致死效率和体重控制效果越好,且4×10⁷ 孢子 /mL浓度的绿僵菌和1.5×10⁸ 孢子/mL的白僵菌是防治棉铃虫幼虫的经济有效浓度。     

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Nl Tret1的表达,探讨这两个Nl Tret1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ds RNA(double-stranded RNA)注射到实验室饲养褐飞虱种群体内,抑制其体内Nl Tret1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c DNA,采用q RT-PCR(quantitative real-time PCR)技术检测ds Nl Tret1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,Nl Tret1-like X...     

绿僵菌黏附素MAD1体外表达及诱导花生响应的作用

[目的]绿僵菌具有昆虫致病性和植物共生性,其黏附素MAD1在绿僵菌侵染寄主昆虫过程中起重要作用.通过体外真核表达MAD1蛋白,明确MAD1在绿僵菌与植物共生中发挥的作用.[方法]以绿僵菌转录组的Unigenes作为参考序列,在GenBank中进行同源性检索比对,设计引物,以金龟子绿僵菌(Metarhizium anis...     

绿盲蝽G蛋白偶联受体激酶2基因（Al GRK2）的表达分析及在绿盲蝽生长发育中的功能

【目的】克隆绿盲蝽(Apolygus lucorum)G蛋白偶联受体激酶2基因(AlGRK2)cDNA序列,明确其时空表达谱,阐明外源蜕皮激素(20E)对AlGRK2表达的影响,分析AlGRK2在绿盲蝽生长发育中的作用,为进一步研究其在蜕皮激素信号转导通路中的功能打下基础。【方法】RACE法克隆获得AlGRK2全长,实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析不同日龄绿盲蝽及雌成虫不同组织中AlGRK2的表达谱,分析外源20E诱导及RNAi处理后,AlGRK2 mRNA表达的应答反应及对绿盲蝽生长发育主要参数(发育历期、若虫体重及成虫羽化率)的影响。【结果】AlGRK2 cDNA序列全长2 715 bp,开放阅读框2 106 bp,编码701个氨基酸,ExPASy预测其蛋白分子量为80.2 kD,理论等电点为6.56;蛋白结构分析显示AlGRK2包含4个结构域,即G蛋白信号调节区(RGS,54—175 aa)、丝氨酸/苏氨酸激酶结构域(S-TKc,191—454 aa)、丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶的伸展部分(S-TK-X,455—534 aa)和PH结构域(PH,558—655 aa),其中...     

烟草Hsc70-2的克隆及对马铃薯Y病毒侵染烟草的促进作用

【目的】马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)是危害烟草、马铃薯、番茄、辣椒等主要农作物的重要病毒,给农业生产带来巨大损失。论文旨在克隆Hsc70-2蛋白在本氏烟(Nicotiana benthamiana)中的基因序列并分析其生物学信息,研究NbHsc70-2蛋白对PVY侵染烟草的影响,为进一步解析PVY的侵染机制提供理论依据。【方法】以本氏烟为材料,克隆NbHsc70-2蛋白的基因编码序列(coding sequence,CDS),利用MEGA 6.0进行多序列比对并构建系统进化树;利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析NbHsc70-2在本氏烟各组织中的表达水平;采用在线软件BaCeILo和SignalP 4.0对NbHsc70-2进行生物信息学分析;构建NbHsc70-2-RFP融合蛋白确定该蛋白的亚细胞定位;研究PVY处理对本氏烟叶片中NbHsc70-2的影响;利用激光共聚焦观察PVY-GFP处理对NbHsc70-2-RFP定位的影响;构建NbHsc70-2 VIGS沉默体系及瞬时表达载体,采用qRT-PCR比较NbHsc70-2在沉默/过表达后对PVY表...