昆虫抗寒性的研究进展

由于季节的变化,生活在温带和寒带的昆虫在生活史中都要面临冬季低温的制约。为繁衍后代,昆虫在长期的进化过程中,形成了一系列的适应对策和抗寒机制。本文综述了昆虫的越冬虫态、生态适应性、抗寒的生理生化及分子机理,包括过冷却点、体内含水量、冰核物质、抗寒性物质变化等抗寒机制,特别是对近年来引起关注的抗冻蛋白和热激蛋白的基因、结构、功能等的研究进展进行了综述,最后探讨了昆虫抗寒性研究与预测预报及害虫综合防治的关系。     

休眠期大豆胞囊线虫体内耐寒性物质含量变化

大豆胞囊线虫(Heterodera glycines Ichnohe,soybean cyst nematode,SCN)病是大豆生产中的毁灭性病害[1],处于休眠期的SCN对不良环境条件具有较高适应性,能适应冬季低温,给防治工作造成较大困难[2],因此对休眠期SCN代谢机制的研究具有重要意义.线虫卵的主要成分是碳水化合物、蛋白质和脂类,其中海藻糖是一种抗冻剂,有助于线虫抵抗干旱、寒冷的恶劣环境,相关研究多见于国外报道[3-4].为阐明SCN的休眠机制,本试验对SCN休眠过程中不同阶段胞囊内糖类、甘油等物质的代谢规律进行了研究.     

为什么研究滞育?

本文着重阐述了昆虫滞育研究引起关注的一些原因。了解滞育的知识对理解昆虫的季节生物学尤为重要,并且这些信息对于有效的害虫治理策略的发展;管理人为驯养的昆虫用于授粉和蚕丝生产;建立起精确的预测模式用于害虫盛发期的预测预报以及增加寄生蜂和捕食螨的贮藏寿命来用于生物防治都是必需的。滞育昆虫在低温下存活的机制能为昆虫的低温储藏提供一些依据,这在研究领域中是很重要的。滞育也为探求发育的基本问题产生了一个有趣的模型,并且因为滞育的研究,我们很早就对昆虫激素有了深刻的了解。另外,我认为昆虫滞育能为老化、肥胖及疾病传播等问题提供一些见解,滞育的昆虫还能提供可以用于提高人类健康的潜在的丰富的药物资源。     

昆虫激脂激素的功能及作用机制研究进展

激脂激素（adipokinetic hormone,AKH）是昆虫体内调节能量稳态的重要内分泌神经多肽,能够促进脂肪体中营养储存物质的分解,在维持昆虫高耗能生命活动中具有关键作用。AKH的研究在早期多围绕昆虫飞行及爬行等运动活动中促进甘油三酯、糖元等物质分解的功能和信号传导机制。近年来的研究发现,AKH/膜受体AKHR通路也参与促进卵黄发生和后代哺育过程中营养物质的调动。另外,AKH在抗氧化、忍耐饥饿和免疫等逆境响应中的稳态维持也具有重要作用。越来越多的研究证明,作为重要的能量物质动用激素,AKH是一种参与多种生理活动的多效性调控因子。本文就AKH/AKHR信号通路在昆虫运动、生殖及抗胁迫等生理活动中功能和作用机制的研究进展进行总结和论述,以期为进一步阐明AKH在昆虫能量稳态调控中的分子机制提供帮助,并为解析害虫远距离迁飞、大量繁殖以及抗环境胁迫的分子基础和遗传调控机理提供参考。     

植物挥发性次生物质对植食性昆虫的影响

植物挥发性次生物质对植食性昆虫的寄主选择、取食、交配、产卵等行为有着重要的影响作用。本文就植物挥发性次生物质对植食性昆虫影响的研究状况及其进展进行综述报道,以便为进一步深入开展这方面的研究提供借鉴。     

植物蛋白酶抑制剂的抗虫性研究进展

蛋白酶抑制剂(protease inhibitors,PIs)是一种小分子多肽或蛋白质,广泛存在于植物组织中。植物蛋白酶抑制剂可调控昆虫内源性蛋白酶活性,参与细胞程序性死亡等生理过程;能进入昆虫消化道,抑制蛋白酶水解活性,干扰昆虫正常生长发育,从而有助于相关植物抵御昆虫为害。相关研究虽然很多,但不少基本问题仍需要进一步深入探讨,如昆虫识别食物中PIs的模式和策略、昆虫防御PIs涉及的关键基因和相关机制调控元件等。对于刺吸式口器昆虫如蚜虫,寄主植物蛋白酶抑制剂的抗虫性除了抑制蛋白酶的水解活性,也表现在对其免疫系统和繁殖能力的调节功能上,但其作用涉及的独特生理生化机制目前仍不清楚。随着分子生物学和组学技术的快速发展,快速筛选新型、高效蛋白酶抑制剂已成为可能,这些新型、高效PIs与转基因技术、纳米技术、RNA干扰等新技术的结合使用,将在各种害虫包括蚜虫等刺吸式害虫的绿色防控中具有重要价值和广泛应用前景。本文综述了植物蛋白酶抑制剂近年来的研究进展,探讨了植物蛋白酶抑制剂的生理功能、昆虫的适应机制以及在蚜虫防治方面的最新研究成果,并展望了蛋白酶抑制剂研究的未来发展趋势及在害虫绿色防治方面的应用前景。     

高温对昆虫生殖生理的影响及其在农业害虫防治中的展望

昆虫是变温动物,对体内温度的维持和调节能力较弱。当环境温度超出一定极限时,昆虫的生命活动受到严重影响。从宏观上讲,高温可以延长昆虫的发育历期,降低昆虫的交配能力,减少昆虫的产卵量,影响卵孵化,缩短昆虫的寿命或导致死亡等。从微观上讲,高温可以导致昆虫细胞内水分或离子浓度失衡,影响蛋白质和核苷酸的结构与功能,改变细胞膜内脂肪酸的组成比例,破坏细胞膜的流动性,加速性外激素的合成等。高温对昆虫除了直接影响外,还存在间接影响。高温对昆虫的这些影响最终将影响昆虫的生殖生理,在农业害虫的物理防治领域具有非常重要的意义,为高温防虫技术的研究和应用提供了新思路。     

杀虫剂分子靶标烟碱型乙酰胆碱受体研究进展

昆虫烟碱型乙酰胆碱受体(nicotinic acetylcholine receptors,nAChRs)广泛分布于昆虫中枢神经系统,是杀虫剂作用的主要靶标。目前昆虫中该受体的天然亚基组成尚不完全明确。果蝇的任意α亚基与脊椎动物的一个β亚基共表达是目前最好的异源表达模型,但仍然急需新的研究工具,研究表明一些与受体相关的蛋白质影响着表达。胞内磷酸化的调节作用为今后受体药理学特性的研究提供了新方向。受体亚基上一些关键氨基酸在新烟碱杀虫剂对受体的选择作用中起重要作用。在对吡虫啉抗性的褐飞虱种群中找到了与抗性相关的突变位点,这为新烟碱类杀虫剂靶标不敏感性研究提供了直接证据。对昆虫烟碱型乙酰胆碱受体的分子多样性、功能表达、胞内调节机制、受体与杀虫剂的选择作用及其抗性分子机理等的研究进展进行了综述。     

叉角厉蝽低温贮藏最适虫态和条件

叉角厉蝽是一种能够有效控制草地贪夜蛾等鳞翅目农业害虫的捕食性天敌昆虫，低温贮藏是天敌昆虫开展大规模生产与释放的重要环节之一。本研究对叉角厉蝽适合低温贮藏的虫态进行了筛选，探究了不同低温与食物条件组合的贮藏方式对叉角厉蝽雌雄成虫寿命、存活率和致死中时间的影响。结果表明叉角厉蝽最佳贮藏虫态为成虫期，该时期低温贮藏效果优于若虫期和卵期；在低温贮藏成虫时，供水组、供水与食物组的效果要好于供食物组和饥饿组。在同时提供食物与水的条件下雌成虫在16 ℃、雄成虫在10 ℃或13 ℃下各项指标较优，平均寿命分别为49.78 d、39.41 d和44.00 d，存活率达80%的冷藏时间为22.00 d、25.33 d和21.00 d，LT₅₀分别为49.32 d、38.98 d和43.62 d；综合考虑存活率、寿命等适合度因素，叉角厉蝽的低温贮藏可选择雌成虫在16 ℃、雄成虫在10～13 ℃，同时提供食物与水的条件下进行。     

斯氏线虫-致病杆菌共生体侵染昆虫的生物标志物

昆虫病原线虫是一类专性侵染和寄生昆虫的病原线虫,是非常重要的生防资源。斯氏线虫属Steinernema和致病杆菌属Xenorhabdus通过形成共生体在侵染昆虫过程中共同完成生活史,其中致病杆菌释放效应物质引发昆虫败血症是其重要机制。该文对斯氏线虫-致病杆菌共生体的侵染策略和在侵染过程中产生的免疫调节因子、释放的毒素蛋白和活性代谢物进行概述,其中,苯乙酰胺作为免疫抑制因子促进自身定殖,脂多糖作为内毒素引起寄主血细胞裂解,Tc毒素蛋白作为外毒素导致寄主中肠上皮细胞溶解,活性代谢产物如xenematides、fabclavine和PAX肽等具有抑菌、诱导细胞凋亡等活性。而斯氏线虫本身也能够产生表皮/分泌蛋白来抑制寄主免疫,与共生菌协同致死寄主。因此,通过对斯氏线虫-致病杆菌共生体产生的致病物质进行汇总分析,为研究昆虫病原线虫致病机制提供理论参考,同时也为新型绿色杀虫剂的开发和应用提供证据支持。     

Impact of cold storage on the performance of entomophagous insects: an overview

Mass rearing for commercial production of high quality beneficial insects is considered as an important tool for biological control programmes worldwide, especially those based on augmentative releases. Low temperature storage is a valuable method for increasing the shelf life of entomophagous insects. Insect predators and parasitoids are used extensively in biological control programmes and, because of this, studies on cold storage started over 90 years ago. The ability to store reared biocontrol agents at low temperatures for certain duration provides an opportunity to accumulate or stockpile sufficient number of entomophagous insects for field release at proper weather conditions and make them available during high demand periods to the concerned farmers. Cold stored natural enemies can be synchronously released in the fields during critical stages of pest outbreaks. Cold storage also helps to keep viable stock of natural enemies when not needed and to minimize laboratory operations by prolonging their survival and delaying eclosion. Cold storage tolerance is highly plastic trait influenced by a range of biotic and abiotic factors experienced before, during and after cold exposure. These factors ultimately affect the development, longevity, fecundity, parasitization, sex-ratio and other fitness parameters along with morphology, behaviour and physiology of entomophagous insects. For the successful implementation of a cold storage project, knowledge of these diverse factors that cause storage and post-storage effects is essential. The potential of cold storage protocols in improving mass rearing and commercial production of bioagents is thus reviewed to access the strategies, innovations, techniques, devices and wisdom involved in the process of cold storage of entomophagous insects worldwide.     

昆虫信息素研究进展

信息素是昆虫信息交流和信号传递的“化学语言”,能调节和控制昆虫的行为和生理变化。从本质上来讲,昆虫信息素就是有机化合物,不同昆虫的信息素在结构和成分配比等方面存在差异。昆虫信息素种类众多,根据作用机制可分为释放信息素和启动信息素;根据发挥的功能可分为性信息素、聚集信息素、报警信息素和标记信息素等。它们通过接收者的化学感受系统被识别和接收,过程十分复杂。目前,昆虫信息素在害虫防治、生物监控和保护以及促进昆虫授粉等多个领域被广泛应用。为后续进一步研究和利用昆虫信息素,该文从昆虫信息素结构差异和演化过程、分类和功能、传播和感知方式以及在生产实践中的应用等方面进行总结和综述,并对昆虫信息素的研究进行展望。     

昆虫几丁质酶及其应用研究综述

几丁质作为自然界的一种含氮多糖类生物性高分子,是昆虫表皮、中肠围食膜和气管系统的主要结构成分,保护昆虫免受化学侵蚀、物理损伤和病原入侵。昆虫几丁质酶可以降解昆虫体壁和围食膜中的几丁质,近年来受到了越来越多的关注。通过对昆虫几丁质酶的调控,可直接影响其生长发育,实现对害虫的有效防治。本文综述了昆虫几丁质酶结构、体内表达特性、生理功能和影响因素,及其在害虫防治中的应用与存在的不足,旨在为昆虫几丁质酶在植物保护领域更深入的开发应用提供科学依据。     

昆虫氨肽酶N的研究进展

氨肽酶N(aminopeptidase N,APN)是一种偏好水解蛋白或寡肽N端中性氨基酸的酶,广泛分布于动植物中。在昆虫中,APN主要分布于中肠刷状缘膜上,涉及食物蛋白的消化以及Bt毒素对靶标害虫的作用。从APN的结构特征和分类地位、APN的分离纯化及其酶活性位点与结合位点的相关性、APN同工酶的区分特征及系统发育关系、APN同工酶的基因功能、不同APN同工酶在昆虫体内的分布及表达量、APN基因功能最新研究方法和结果以及APN与昆虫抗药性的关系等方面概述了昆虫APN的最新研究进展。鉴于昆虫体内受体的多样性、复杂性及当前研究手段的局限性,对APN功能的全面了解还有赖于研究方法的改进和提高而逐步深入。     

乙酰乳酸合成酶及其抑制剂研究新进展

乙酰乳酸合成酶（AHAS）是支链氨基酸生物合成途径中的一个关键酶,是绿色除草剂的重要作用靶标。由于此生物合成过程只存在于植物和微生物体内,因此该类抑制剂对哺乳动物具有生物安全性。近年来,随着AHAS三维结构的阐明,人们不仅深入了解了已有抑制剂的作用机制,并且依此设计开发了一些新型的抑制剂, 拓展了其在抑菌活性方面的生物学功能。文章对近年来AHAS及其抑制剂的最新研究进展进行了综述,重点就AHAS的酶学特征、结构特征及结合方式,以AHAS为靶标的新颖除草活性化合物的设计开发以及AHAS抑制剂的抗菌生物活性研究进展等问题详细进行了总结,以期为设计开发靶向AHAS的新型除草剂或抗菌药物提供参考。     

植食性昆虫唾液调控昆虫-植物互作的研究进展

在与寄主植物长期共同进化的过程中,为了更好地适应和利用寄主,植食性昆虫进化出了多种取食方式。同时,为了应对植食性昆虫的取食,植物进化出了多种防御策略,包括直接防御和间接防御。在整个昆虫-植物互作过程中,昆虫唾液起着重要作用。一方面,昆虫唾液中一些组分可以被植物识别并诱导植物防御反应;另一方面,昆虫通过分泌唾液到植物中调控寄主防御反应。该文从昆虫-植物互作的角度出发介绍植食性昆虫唾液的成分与功能,着重对昆虫唾液激发子和效应子的研究进展进行了综述,并对未来唾液的研究及其在害虫防治中的应用进行展望。     

氟啶虫酰胺作用靶标—内向整流钾离子通道研究进展

氟啶虫酰胺是一种高选择性杀虫剂,主要用于防治刺吸式口器害虫。有关该杀虫剂的分子靶标长期未知。近年来随着研究的逐渐深入,相关作用靶标已逐步得到明确。早期研究表明,氟啶虫酰胺通过抑制剌吸式口器害虫的取食,造成害虫因饥饿而死亡;最新研究发现,其作用靶标是内向整流钾离子(Kir)通道,纳摩尔浓度级的氟啶虫酰胺即可阻断褐飞虱的Kir通道。氟啶虫酰胺通过抑制昆虫Kir通道,干扰昆虫细胞的离子稳态与平衡电位,尤其是破坏马氏管与唾液腺的正常分泌功能,从而影响昆虫的取食与排泄过程,最终导致害虫死亡。文章对氟啶虫酰胺的作用靶标、作用机制及应用等方面的研究进展进行了综述,总结分析了昆虫Kir通道的结构及其所参与的生理功能,分析了氟啶虫酰胺通过抑制该离子通道致使害虫死亡的具体作用机制,并介绍了针对靶向Kir通道药物的高通量筛选方法与研究进展,可为杀虫剂新靶标挖掘与靶向此类新靶标药剂的创制提供研究思路。     

昆虫谷氨酸门控氯离子通道研究进展

谷氨酸门控氯离子通道(GluCls)介导快速抑制性神经传导,目前只发现于无脊椎动物中,是开发新型杀虫剂的理想作用靶标。GluCls属于半胱氨酸环超家族的配体门控离子通道,在昆虫中只发现有1个α亚基,但可以通过选择性剪接生成多种亚基剪接变体并且能够形成功能性受体。除了典型的神经传导功能外,GluCls还参与调控昆虫保幼激素合成及生长发育等生理功能。GluCls的氨基酸突变和表达量变化是导致昆虫对杀虫剂产生抗药性的部分原因。本文主要从GluCls的分子特征、选择性剪接、药理学性质、生理功能和昆虫的抗药性5个方面对昆虫GluCls的研究进展作一综述,为新型杀虫剂的研发提供理论基础。