异色瓢虫显明变种对荻草谷网蚜和禾谷缢管蚜捕食选择性研究

在实验室条件下,在特定空间内,测定异色瓢虫显明变种对两种蚜虫荻草谷网蚜和禾谷缢管蚜不同密度值下的捕食量。结果表明,荻草谷网蚜和禾谷缢管蚜种群数量同步增加时,EG-S值和EI值变化是从1到∞,EI值是在0到+1范围内依次增加,表明异色瓢虫显明变种喜好捕食荻草谷网蚜明显高于禾谷缢管蚜;荻草谷网蚜数量不变,禾谷缢管蚜数量增加时,EG-S值和EI值是从+1到0,EI值从-1到0范围内依次减少,表明异色瓢虫显明变种明显喜好捕食禾谷缢管蚜;禾谷缢管蚜数量不变,荻草谷网蚜数量增加时,EG-S值和EI值变化从+1到∞,EI值在0到+1范围内依次增加,表明异色瓢虫显明变种明显喜好捕食荻草谷网蚜。捕食量结果同选择指数。     

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。     

荻草谷网蚜两个内参基因的克隆及表达谱分析

利用染料法荧光定量PCR技术开展功能基因的表达量检测时,表达稳定内参基因的选择和引物的高特异性是确保检测结果准确可靠的前提。本文针对昆虫通用的内参基因NADH(nicotinamideadenine dinucleotide dehydrogenase)和DIMT(dimethyladenosine transferase)在荻草谷网蚜中进行了基因克隆、序列分析、不同龄期的时间表达谱分析和基因表达稳定性评估。两个基因的GenBank登录号分别为OL770461和OL770462。NADH和DIMT基因克隆序列与基于高通量测序技术预测结果高度一致,但仍有不同。以β-actin为内参分析两个表达谱,结果显示各自表达稳定、龄期间无显著差异;稳定值由高到低为β-actin,NADH,DIMT,稳定值彼此接近、远小于阈值1.5。以上研究结果说明,通常作为内参基因的持家基因虽然保守,在物种间仍可能存在较大变异,直接引用其他物种的内参引物不可行;不但如此,一代测序技术虽然通量低但准确度极高,与之相比,二代高通量测序则错误率较高,因此引物设计使用的基因应首做克隆测序验证;最后,NADH和DIMT在荻草...     

半固体人工饲料饲养日本通草蛉幼虫对荻草谷网蚜捕食作用

为评价一种半固体人工饲料饲养的日本通草蛉幼虫的捕食潜力,在室内研究了1~3龄幼虫对荻草谷网蚜的捕食作用和种内干扰作用。结果表明,1~3龄幼虫的捕食量随着猎物密度的增加而上升,当猎物密度增加到一定水平,捕食量趋向稳定,捕食功能反应曲线均符合Holling Ⅱ型方程。不同龄期幼虫对荻草谷网蚜理论最大日捕食量分别为42、179、204头。2龄幼虫的干扰效应用Hassell &Varley的模式(E=QP^-m)进行模拟,模拟模型为E=0.5074P^-0.6627,结果说明随着2龄幼虫密度的增大,其捕食作用率随之减小。     

紫外线、高压静电和大麦黄矮病毒胁迫下荻草谷网蚜SOD基因表达

为探索环境胁迫影响昆虫适合度的内在机制,通过cDNA末端快速扩增（rapid amplification of c DNA end,RACE）技术克隆得到荻草谷网蚜Sitobion miscanthi体内超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）基因MnSOD和CuZnSOD的cDNA序列全长,对该序列进行分析,检测紫外线、高压静电和大麦黄矮病毒（barley yellow dwarf virus,BYDV）胁迫下荻草谷网蚜体内MnSOD和CuZnSOD基因表达量的变化。结果显示,荻草谷网蚜体内MnSOD和CuZnSOD基因的cDNA序列全长分别为1 517 bp和954 bp(GenBank登录号分别为MT533627和MT533626),开放阅读框分别为669 bp和459 bp,分别编码222个和152个氨基酸,预测蛋白质相对分子量分别为24.99 kD和15.84 kD。荻草谷网蚜体内MnSOD和CuZnSOD蛋白均与半翅目蚜科昆虫同源蛋白氨基酸序列相似性高,亲缘关系最近。0.50 m W/cm2（低强度）和0.70 m W/cm2（高强度）紫外线胁迫下...     

基于线粒体和初级共生菌基因序列的荻草谷网蚜6个地理种群的遗传多样性研究

荻草谷网蚜Sitobion miscanthi (Takahashi)(在中国长时间学名误用为麦长管蚜Sitobion avenae Fabricius)是我国小麦的主要害虫,为小麦蚜虫优势种。该蚜虫因繁殖速度快、发育历期短、适应能力强且能随着气流远距离迁飞等特性,对小麦安全生产构成严重威胁。目前关于蚜虫种群遗传结构的研究主要基于线粒体基因开展。然而,初级共生菌布赫纳氏菌Buchnera aphidicola几乎存在于所有蚜虫中,其在研究蚜虫种群遗传结构多样性方面的潜在作用报道很少。本研究基于前期收集的荻草谷网蚜6个不同地理种群(苏州、武汉、昆明、廊坊、泰安、银川),对其线粒体COⅠ基因与初级共生菌B.aphidicola的两个单拷贝基因gnd与trpA进行PCR扩增、测序和群体遗传结构分析。根据对3个遗传标记基因聚类分析,荻草谷网蚜6个不同地理种群分为3组,分别为银川种群、苏州种群和其他种群(COⅠ: FCT= 0.364 2,P <0.05;gnd:FCT= 0.403 3,P <0.05;trpA:FCT= 0.222 9,P <0.05),3组间存在显著的遗传差异。银川种群和泰安种群间有相同的稀有单倍型H8(trpA),苏州种群和武汉种群也有相同的稀有单倍型H2与H23 (COⅠ),3组之间仍存在基因交流。因此我们推测在4、5月份东南季风盛行的情况下,银川种群迁入了外来虫源。蚜虫线粒体基因和初级共生菌基因的遗传结构分析结果基本一致,表明共生菌基因在研究蚜虫种群遗传结构和多样性具有潜在应用意义。综上所述,基于线粒体和共生菌基因序列的荻草谷网蚜不同地理种群的遗传结构解析可为蚜虫的迁飞提供分子证据。     

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...     

小麦对麦长管蚜的耐害性及评估方法

为更有效地将耐害性用于小麦病虫害的绿色防控,该文就小麦对麦长管蚜的耐蚜性及其评估方法进行总结。具有耐蚜性的小麦受到一定数量蚜虫为害时,田间产量损失不明显,或能够通过生理生态途径补偿产量损失。耐蚜性不影响蚜虫的取食及生物学参数,对蚜虫进化压力小,因此田间表现更稳定。耐蚜小麦可以允许田间存在一定数量的蚜虫,这不仅可以减轻防治压力,还可以为天敌提供食物,有利于天敌的保护和利用,更符合有害生物绿色防控理念的核心。然而,目前抗麦长管蚜的小麦抗源鉴选主要是以蚜量为基础的抗生性和不选择性,耐害性被忽视。鉴于麦长管蚜田间蚜量与小麦产量(千粒重)损失率正相关,且峰值蚜量和小麦千粒重受损敏感期在小麦灌浆期重合,因此提出了以耐蚜值(千粒重损失率和灌浆期蚜情指标的比值)为依据计算耐蚜指数来评估小麦耐害性的方法,该方法可弥补抗源鉴选中忽视耐害性的不足,也能克服以田间千粒重损失率为依据评估耐害性时很难实现蚜量统一的不足,同时消除抗生性和不选择性带来的影响。     

10个小麦品种（材料）对麦长管蚜的室内苗期抗蚜性*

［目的］ 明确不同小麦品种对麦长管蚜(Sitobion avenae)的室内苗期抗性。［方法］ 在温室内采用每株小麦接种1头蚜虫的方法,测定了麦长管蚜在来源于3个国家的10个小麦品种上的发育历期（DD）、相对日均体重增长量（MRGR）和成虫日均产仔数（Rm）,以此来确定不同小麦品种（材料）的抗蚜性。［结果］ 应用多元方差分析,多目标综合判别及聚类分析等方法分析表明,麦长管蚜在‘Ww2730’、‘98 10 30’、‘Astron’上的适应性最差,这几个品种对其抗性最好,是可以利用的抗性品种（材料）;‘98 10 35’、‘98 10 32’次之;‘Batis’对麦长管蚜的适应性最好,抗性最差;‘186Tm’,‘Xanthus’,‘Amigo’对麦长管蚜适应性较好,与作为对照的‘小偃 22’一样,抗性处在中间水平。［结论］ 研究结果可以为进一步的抗蚜育种提供依据。     

不同小麦品种资源苗期和成株期麦长管蚜抗性鉴定和分析

为明确小麦苗期和成株期与麦长管蚜抗性的关系,2010—2012年采用蚜量比值法对94个小麦品种进行了温室苗期人工接种和田间成株期自然感蚜麦长管蚜抗性鉴定。结果表明,43个品种连续3年在成株期对麦长管蚜表现不同程度的抗性,其中高抗品种2个,中抗品种8个,低抗品种33个;45个品种在苗期对麦长管蚜表现不同程度的抗性,其中高抗品种5个,中抗品种16个,低抗品种24个;30个品种在苗期和成株期同时表现抗蚜,占供试品种的31.91%,其中C273和兰麦（陕西柞水）在苗期和成株期均表现为高抗;小麦品种在温室苗期人工接种和田间成株期自然感蚜的蚜量比值呈极显著正相关,苗期和成株期麦长管蚜抗性表现一致的共有66个品种,占供试材料的70.21%。研究表明温室苗期人工接种是快速鉴定小麦品种麦长管蚜抗性的有效方法。     

兼抗麦长管蚜和大麦黄矮病毒的小麦种质田间鉴定筛选

为鉴定筛选兼抗麦长管蚜和大麦黄矮病毒(Barley yellow dwarf virus, BYDV)的小麦种质,采用自然感蚜/感病系数法,对36个外引和远缘杂交选育的小麦种质材料进行了2年的田间鉴定,并分析了感虫性与感病性的相关关系。结果表明,2年中均兼抗麦长管蚜和BYDV的种质仅有KOKIPPCAS、KOK、Amigo-3和PI137739共4个材料,占总鉴定材料的11.11%;对二者均敏感的有98-10-35q-9、186Tm39、Tam200e12-14a、Tam200(27)7、小偃22、西农1376和小偃6号共7个材料,占19.44%。其它材料仅抗虫或仅抗病,或仅在一年中表现抗病或抗虫,如材料98-10-30和98-10-35a8抗麦长管蚜,但对BYDV敏感;材料Tam200(13)G和PIG23(2)C感蚜,但对BYDV有抑制作用。BYDV发生普遍率(发病株率)和严重度(病情指数)与有蚜株率显著相关,严重度还与感蚜指数显著相关,但感病植株的病级均值与有蚜株率无显著相关性。表明自然界长期的进化和选择使许多抗病虫基因得以保存下来,但较多抗性基因只在抗病或抗虫的某一方面表现有效,需给予更多关注。     

小麦叶片营养物质与抗麦长管蚜的相关性分析

为了阐明小麦叶片营养物质与小麦抗蚜性之间的关系,观察了麦长管蚜Sitobion avenae(F.)在不同小麦品种上的选择趋性,测定其相对日均体重增长率,并采用Branford法和高效液相色谱技术分别测定了不同品种小麦叶片总蛋白、韧皮部中游离氨基酸以及可溶性糖的含量。结果表明,麦长管蚜显著趋向于铭贤169、西农889与西农1376;在铭贤169、西农889和西农1376上的成蚜相对日均体重增长率显著大于中四-有芒、小偃22;西农889叶片的总蛋白含量最高,为2 822.04μg/mL,小偃22叶片韧皮部的可溶性糖含量最高,铭贤169和西农889叶片韧皮部的游离氨基酸总含量相对较高,分别为1 424.3、1 301.1 nmol·L~(-1)·g~(-1)DW;各游离氨基酸在相对抗蚜品种中四-有芒和小偃22中的绝对含量与其抗蚜性无相关性。研究表明,中四-有芒、小偃22对麦长管蚜具有较强的抗性,植物营养在小麦抗蚜性中起到一定作用。     

模拟气候变暖对不同纬度带麦长管蚜和禾谷缢管蚜种群动态的影响

为明确气候变暖对不同纬度带麦田麦长管蚜Sitobion avenae和禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi种群动态的影响,在高纬度的河北省廊坊市(39°30′N,116°36′E)和相对低纬度的河南省原阳县(34°55′N,114°15′E)开展红外线辐射增温试验,调查廊坊市(+2.00℃)和原阳县(+1.18℃)2个试验点的增温处理小区和对照小区麦长管蚜和禾谷缢管蚜的种群动态,并计算其盛期发生比值。结果表明,增温使廊坊市试验点的麦长管蚜始见期、峰期分别提前21、7 d,使原阳县试验点的麦长管蚜始见期、峰期分别提前14、14 d;而禾谷缢管蚜的始见期和峰期仅在原阳县试验点提前31 d和7 d。增温使廊坊市试验点的麦长管蚜盛期蚜量、峰期蚜量分别显著增加了139.21%和77.83%,禾谷缢管蚜盛期蚜量和峰期蚜量分别显著增加了157.31%和130.16%;增温使原阳县试验点的麦长管蚜盛期蚜量、峰期蚜量分别显著增加了149.62%和176.52%,禾谷缢管蚜/麦长管蚜的盛期蚜量比值显著降低了43.21%。表明增温有利于高纬度地区(廊坊市)麦长管蚜和禾谷缢管蚜种群增长,而在低纬度地区(原阳县)仅有利于麦长管蚜种群增长。     

麦长管蚜在不同温度下的年龄-龄期生命表

为了解温度对麦长管蚜Sitobion avenae (Fabricius) 种群动态的影响,采用生命表方法研究了16、19、22、25、28 ℃共5个不同温度下麦长管蚜的实验种群生命表,并分析了温度对麦长管蚜各生命表参数的影响。结果表明:麦长管蚜繁殖力(F)、净生殖率(R₀)、成蚜历期及寿命均随温度升高呈先增加后减小的趋势,在22 ℃时最大,分别为16.7±2.0头、14.11±1.90头、15.6±1.6 d、26.4±1.5 d。各龄若蚜发育历期和平均世代周期(T)随温度升高而缩短,在25 ℃时最短,其中T为12.83±0.30 d。内禀增长率(r)、周限增长率(λ)随温度升高而增大,在25 ℃时最大,分别为0.20±0.01/d和1.22±0.01/d。当温度达到28 ℃,内禀增长率出现负值为-0.14±0.02/d,周限增长率、净生殖率、繁殖力、寿命均最小,分别为0.87±0.02/d、0.16±0.04头、0.4±0.1头、15.5±0.3 d。除平均世代周期外,其它参数值在22 ℃均高于19 ℃,但无显著差异。表明麦长管蚜的生长繁殖在19 ℃和22 ℃较适,而在28 ℃受到抑制。     

小麦中黄酮类化合物对麦长管蚜生长发育的影响

采用细SephadexLH-20葡聚糖凝胶柱从小麦叶片提取液中分离纯化得到两种黄酮类化合物，经核磁共振和紫外分光光度计吸收光谱等分析技术，鉴定出其结构为异荭草甙和异荭草甙-7-O-阿拉伯糖—葡萄糖苷。将不同浓度的两种黄酮类化合物加入麦长管蚜全纯人工饲料中饲养麦长管蚜，结果表明，分离得到的两种黄酮类化合物对麦长管蚜的生长、发育和繁殖均有明显的抑制作用。其中异荭草甙对该蚜有明显的抗生性，其抗性阈值浓度为0．02％左右。     

Cd与Zn复合胁迫对麦长管蚜生命参数及繁殖的影响

为了明确Cd与Zn复合胁迫对麦长管蚜Sitobion avenae(Fabricius)生长发育与繁殖的影响,在室内采用不同含量Cd~(2+)与Zn~(2+)溶液交互处理土壤-小麦-麦长管蚜系统,利用特定年龄生命表研究在不同含量Cd与Zn复合胁迫下麦长管蚜生命参数及繁殖的变化规律。结果表明,Cd、Zn以及Cd与Zn交互作用均极显著影响麦长管蚜的生命参数与繁殖,其中Zn对麦长管蚜种群参数的影响最大。在40 mg/kg Cd与400 mg/kg Zn复合胁迫下,麦长管蚜种群的内禀增长率、净增值率显著高于单一Cd胁迫;但不同含量Cd与800、1 600 mg/kg高含量Zn或不同含量的Zn与120、240 mg/kg高含量Cd复合胁迫时,其内禀增长率与净增值率却逐渐下降;其平均世代周期在复合胁迫条件下显著低于单一Cd胁迫。生殖力曲线面积的变化规律与种群参数的变化规律相同,推测40 mg/kg和400 mg/kg分别为Cd与Zn复合胁迫的关键含量。研究表明,低含量Cd与Zn复合胁迫能显著促进麦长管蚜生长发育,而高含量Cd与Zn复合胁迫并不能促进麦长管蚜的生长发育。