中华稻蝗镉急性死亡率差异与等位酶基因型研究

为研究镉毒性与中华稻蝗种群等位酶基因型之间的关系,将采自山西省原平市的中华稻蝗（Oxyachinensis）为研究对象进行镉的LD50急性毒性实验,并对所研究个体进行等位酶水平淀粉凝胶电泳。结果表明,中华稻蝗种群LDH、GPI、PGM和ME均为多态基因座位。在LDH、PGM、ME多态基因座位上,各基因个体的死亡率差异显著（P〈0．05）,其中PGM及ME的基因型频率显著偏离哈-温平衡预期值,且LDH、PGM、ME为杂合体缺乏（F〉0）;在GPI多态基因座位上,各基因型个体的死亡率差异不显著（P〉0．05）,GPI基因型频率符合哈-温（H-形）平衡预期值,而GPI为杂合体过剩（F〈0）。中华稻蝗在这4个基因座位具有较高的平均每个基因座位的等位基因数（A=2．5）,平均观察杂合度（Ho=0．314～0．325）和平均期望杂合度（He=0．471～0．496）。结论：由于中华稻蝗种群不同基因型对Cd^2＋的敏感性不同．因而导致其不同基因型死亡率的差异。     

镉急性染毒对中华稻蝗精卵巢小分子热休克蛋白基因表达的影响

小分子热休克蛋白(s HSPs)能够被环境胁迫诱导,采用不同浓度氯化镉(Cd Cl2)溶液对中华稻蝗5龄若虫进行急性染毒,利用Real-time PCR技术对5个小分子热休克蛋白基因Oc HSP19.1、Oc HSP19.8、Oc HSP20.4、Oc HSP20.7和Oc HSP21.1在精巢和卵巢的表达进行了分析。结果表明:在精巢内,Oc HSP19.1和Oc HSP19.8基因经0.16μg·μL-1Cd2+处理,其在不同处理时间的表达水平与对照组相比均显著升高;经0.32μg·μL-1Cd2+处理,其在2 h表达水平最高,之后显著降低;经0.48μg·μL-1Cd2+处理,Oc HSP19.1基因在2 h和6 h的表达量均高于对照组,在12 h的表达量低于对照组,Oc HSP19.8基因在2 h的表达量高于对照组,在6 h的表达量低于对照组,之后二者表达量都显著升高,在36 h表达量最高,分别为对照组的6.3倍和5.4倍。在卵巢内,Oc HSP19.1和Oc HSP21.1基因经0.16μg·μL-1和0.48μg·μL-1Cd2+处理,其在不同处理时间的表达水平与对照组相比无显著差异;经0.32μg·μL-1Cd2+处理,Oc HSP19.1基因在6 h和12 h的表达水平高于对照组,但在24 h低于对照组,Oc HSP21.1基因在2、6、12 h和24 h的表达水平与对照组相比均显著降低,但二者都在36 h表达量最高,分别为对照组的4.8倍和4.6倍;经0.16μg·μL-1和0.48μg·μL-1Cd2+处理,Oc HSP20.7基因在2 h表达水平高于对照组,经0.32μg·μL-1Cd2+处理,该基因的表达水平随着时间的延长出现先升高后降低的趋势。Oc HSP21.1基因在精巢内和Oc HSP20.4基因在卵巢内的表达水平与对照组相比无显著差异。研究结果显示,Cd急性诱导中华稻蝗5个Ocs HSPs基因在精巢和卵巢的表达模式不同,其表达量与Cd浓度和作用时间相关。     

中华稻蝗不同体段镉与铅含量及抗氧化酶的比较

采用现场采样及室内测试方法,对中华稻蝗不同体段的镉与铅含量、MDA及H2O2自由基含量、GSH含量及其相关酶(GST、GPx、GR)活性、SOD及CAT活性进行了研究.结果表明,镉与铅含量均在胸部最高,其次为腹部和头部,后足含量最低.胸部镉含量分别是腹部、头部和后足的2.83、3.40和5.67倍,铅含量分别是腹部、头部和后足的1.29、1.39和1.41倍.GSH、MDA、H2O2含量及SOD、CAT活性均为后足最高,其次为头部和腹部,胸部最低.GST在4个体段的活性无显著差异.GR活性的顺序为头部>胸部>腹部>后足,GPx活性的顺序为头部>腹部>胸部>后足.进入土壤中的镉与铅经食物链转运后,在中华稻蝗体内富集,据此可将中华稻蝗作为农业环境中镉与铅污染的指示生物.     

镉对中华稻蝗保护酶系统的毒性效应

采用急性染毒方法研究Cd2+胁迫对不同发育阶段中华稻蝗SOD、CAT、POD活性的影响.结果表明,在Cd2+的作用下,不同发育阶段中华稻蝗体内SOD、CAT、POD活性均发生变化.SOD、CAT、POD 3种酶对Cd2+有一定的耐受性:当Cd2+浓度在这3种酶的耐受范围内酶活性提高,反之酶活性降低.Cd2+对不同发育阶段虫体3种抗氧化酶的影响不同:3龄若虫SOD、POD活性最高;雌性成虫CAT活性最低,而3龄雄性若虫CAT活性最高.     

长期取食染镉小麦后中华稻蝗体内镉的累积分布

重金属镉在动物体内的代谢过程主要通过消化途径实现.以食物染毒的方法,采用不同浓度镉溶液培养的麦苗饲喂中华稻蝗(从一龄若虫至成虫),将中华稻蝗成虫不同组织部位(头、翅、足、卵巢,精巢、体壁、前肠、中肠、后肠)解剖,并通过原子吸收分光光度计测定其镉的浓度,统计分析各组织部位镉的累积分布规律.火焰原子吸收测定结果表明,生长于浓度为0、36.67、73.34、110.01、146.68 μg·g-1镉溶液中的小麦,其叶片中镉的累积浓度分别达到1.99、102.88、159.92、255.48、372.68μg·g-1,与培养液中镉浓度呈显著正相关(Y=2.437 9X-0.206,R2=0.988 P<0.01;Y为小麦中镉浓度,X为镉溶液浓度);随着镉处理浓度的增加,中华稻蝗头、翅、足、卵巢、体壁、前肠、中肠、后肠中镉的累积浓度基本都旱增加的趋势,例如,在各组织部位中镉累积浓度最高的为中肠,4个处理浓度中雌虫分别为对照组的139.29、82.11、197.94、212.74倍,雄虫为对照组的99.89、70.32、100.17、91.23倍;在各组织部位中镉累积浓度较低的足,雌、雄虫也分别达到了对照组的4.95、8.80、16.23、16.90倍和7.14、12.22、20.59、27.98倍.对中华稻蝗成虫各组织部位镉累积浓度进行比较发现,消化道各部位的累积浓度较其他部位为高,其中,中肠内镉的累积浓度均为最高,前后肠问的累积浓度次之;此外,镉在中华稻蝗头部也有明显的累积,其次是体壁和翅,而卵巢/精巢和足的累积浓度最低.研究结果表明长期取食染毒小麦可导致镉在中华稻蜱体内的累积,且镉在不同组织部位中的累积分布存在差异.     

重金属镉和铬在中华稻蝗（Oxya chinensis）体内的组织分布

为研究重金属在中华稻蝗(Oxya chinensis)自然种群体内的累积分布,以山西省代县水稻田中华稻蝗为研究对象,用火焰原子吸收法测定中华稻蝗不同组织部位的镉和铬含量.研究结果表明:镉和铬在中华稻蝗自然种群不同组织部位的富集量不同,且雌雄间存在一定的差异.镉在雌虫体内的富集顺序为中肠＞后肠＞前肠＞翅＞头＞卵巢＞足＞体壁;在雄虫体内为中肠＞前肠＞后肠＞足＞头＞体壁.镉在雌雄中华稻蝗消化道内均有较高的富集并以中肠的累积量最高,雌虫为6.7984 mg·kg-1,雄虫为3.347 7 mg·kg-1,且与其他组织部位间存在显著差异(P＜0.001).中华稻蝗雌虫各组织部位对铬的累积浓度依次为中肠＞足＞体壁＞头＞卵巢＞前肠＞翅＞后肠,中华稻蝗雄虫体内铬浓度的分布依次为足＞体壁＞中肠＞头＞前肠＞精巢＞后肠.多因素方差分析结果表明,自然条件下雌雄中华稻蝗对重金属镉和铬的累积具有组织特异性,两种重金属在中华稻蝗体内的累积规律有所不同.     

中华稻蝗酶促水解研究

中华稻蝗体内富含高质量蛋白质(其中必需氨基酸占氨基酸总量的65%～72%),且含多种维生素、微量元素,是一种极好的蛋白质资源.为开发这一蛋白质资源,使其成为人们易于接受的食物形式,本研究分别采用As.1398碱性蛋白酶、As.1398中性蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白酶对稻蝗全虫匀浆进行水解.结果表明,实验室最佳酶解工艺条件为木瓜蛋白酶,底物浓度质量分数为7%,酶量/底物(E/S)8000μmol/(L@min@g),温度56℃,pH值8.0,水解时间7h.在此条件下,水解度质量分数为51.0%,平均短肽氨基酸残基数为3.94.     

镉锌处理麦苗对中华稻蝗（Oxya chinensis）体内锌、镉水平及生化指标的影响

为了研究Cd、Zn污染对中华稻蝗生理生化的影响,选用不同浓度Ｃｄ、Ｚｎ溶液（Ｃｄ ０＋Ｚｎ ０,Ｃｄ ２０＋Ｚｎ ０,Ｃｄ ２０＋Ｚｎ ５０,Ｃｄ ２０＋Ｚｎ １００,Ｃｄ ２０＋Ｚｎ ２００）ｍｇ·Ｌ－１培养麦苗饲喂中华稻蝗（Ｏｘｙａ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）进行慢性染毒,测定麦苗和虫体（４龄若虫）中Ｃｄ与Ｚｎ蓄积量、虫体中丙二醛（ＭＤＡ）含量、超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）及谷胱甘肽过氧化物酶（ＧＰｘ）活性和总抗氧化能力（Ｔ－Ａｏｃ）。研究结果显示,在Ｃｄ浓度恒定的情况下,随Ｚｎ处理浓度的增大,麦苗和虫体中Ｚｎ含量显著上升,（Ｃｄ ２０＋Ｚｎ ２００）ｍｇ·Ｌ－１处理组麦苗和虫体Ｚｎ含量分别为对照组的２．０３和１．６３倍;Ｃｄ含量呈先升高后降低趋势,在（Ｃｄ ２０＋Ｚｎ １００）ｍｇ·Ｌ－１处理组达到最高值,分别为１０．４０、４．３５ μｇ·ｇ－１,（Ｃｄ ２０＋Ｚｎ ２００）ｍｇ·Ｌ－１处理组下降到７．３６、３．３５ μｇ·ｇ－１。在Ｃｄ和Ｚｎ联合作用下,随着Ｚｎ浓度的增加,中华稻蝗体内的ＭＤＡ含量升高。ＳＯＤ表现出先升高、后降低的趋势。与对照组相比,Ｃｄ单一处理组ＧＰｘ活性增加,随着Ｚｎ的加入,其ＧＰｘ活性降低。Ｔ－Ａｏｃ在（Ｃｄ ２０＋Ｚｎ １００）ｍｇ·Ｌ－１处理组活性最高。研究结果表明,低浓度Ｚｎ的加入可以增加中华稻蝗对Ｃｄ的富集,Ｃd和Zn的联合作用能够引起中华稻蝗脂质过氧化损伤。     

中华稻蝗等位酶基因型与辛硫磷急性死亡率差异研究

采用急性致死处理及等位酶电泳分析方法,研究比较了中华稻蝗在Ldh、Mdh、Pgi、Pgm和Me基因座位上各基因型个体的死亡率差异.列联表X2检验表明,辛硫磷的致死作用对Ldh、Pgm、Mdh-1和Me各基因型个体的选择是随机的,各基凶型与死亡率未见显著的相关性(P>0.05).但在Pgi基因座位上,各基因型个体的死亡率分别为Pgi-BB(30%)、Pgi-AA(46%)和Pgi-AB(61%),且Pgi-BB与Pgi-AB(P<0.01)之间的基因型与死亡率存在显著的相关关系,以上结果表明本中华稻蝗种群Pgi-BB基因型很可能与辛硫磷的抗药性有关.     

氟虫腈急性致死作用对中华稻蝗种群遗传结构的影响

采用急性毒性实验方法,比较了氟虫腈处理后中华稻蝗多态基因座位(Ldh,Gpi,Pgm,Me)各基因型个体的死亡率差异。从平均每个基因座位的等位基因数(A=3.3)、平均观察杂合度(Ho=0.387￣0.404)和平均期望杂合度(He=0.430￣0.431)三个参数可知,中华稻蝗具有较高的遗传多样性,适合用于对具有不同基因型的个体的致死性差异研究。用氟虫腈农药制剂(0.12μg·g-1)注射中华稻蝗557头,48h后平均死亡率为57%。将存活个体和死亡个体分别进行等位酶分析以确定每个个体的基因型。列联表X2检验结果表明,氟虫腈对Gpi、Pgm和Me各基因型个体的选择呈现随机特征,各基因型与死亡率未见显著相关(P>0.05)。但在Ldh基因座位上,各基因型个体的死亡率分别为49%(Ldh-AA)、58%(Ldh-AB)和54%(Ldh-BB),且Ldh-AA个体与Ldh-AB个体之间的基因型与死亡率存在显著相关(P<0.05)。根据Roger's遗传距离所得的聚类分析,氟虫腈的急性致死作用使中华稻蝗种群的遗传结构产生了一定的分化作用。     

中华稻蝗两地理种群乙酰胆碱酯酶生化特性研究

采用生物测定方法,对采自山西省临猗县和江苏省徐州市郊中华稻蝗五龄若虫的乙酰胆碱酯酶(AChE)特性进行了比较研究,同时测定了2种群五龄若虫对马拉硫磷的敏感性。用对氧磷、氧化毒死蜱和甲基内吸磷3种有机磷抑制剂对2种群中华稻蝗五龄若虫AChE的体外抑制进行的研究表明,该2种群AChE对对氧磷、氧化毒死蜱、甲基内吸磷的敏感性没有显著差异,临猗种群比徐州种群分别高1.24、1.13和0.82倍;乙酰胆碱酯酶动力学研究结果表明,临猗种群的动力学参数米氏常数(Km值)和最大反应速度(Vmax值)均较徐州种群为高;用乙酰硫代胆碱(ATC)做底物测定AChE活性,2种群AChE活性无显著差异,临猗种群是徐州种群的1.24倍。而2种群生物测定结果表明,临猗种群和徐州种群五龄若虫对马拉硫磷的敏感度有差异,徐州种群五龄若虫的LD50值(13.00μg·g-1虫质量)是临猗种群(4.64μg·g-1虫质量)的2.8倍。据此推测,中华稻蝗徐州种群马拉硫磷敏感性下降与AChE无相关性,可能存在其他影响因素。     

中华稻蝗生物学特性及综合防治的研究

为掌握关中地区中华稻蝗防治的有利时机,对其生活史、生活习性进行了观察和研究。对中华稻蝗进行了化学防治试验,并调查了它的天敌种类。建议采用农业防治、生物防治和化学防治相结合的方法综合治理,达到消除虫源的目的。     

徐州、平山两地中华稻蝗和日本稻蝗的群体遗传关系分析

 应用RAPD技术分析了江苏徐州和河北平山两地混生的中华稻蝗（Oxya chinensis）和日本稻蝗(O.japonica) 的群体遗传关系。用10条随机引物从43头个体中产生125条清晰、稳定的谱带， 其多态性条带占99%。 Shannon信息指数表明，中华稻蝗遗传多样性高于日本稻蝗，分别为0.3432和0.2781。Nei's遗传距离显示：种群间遗传距离明显小于种间遗传距离；同一采集地点混居的中华稻蝗与日本稻蝗之间的遗传距离小于地理上存在较大跨度的两物种间的遗传距离，如：江苏徐州中华稻蝗和日本稻蝗之间的遗传距离为0.2411，河北平山中华稻蝗和日本稻蝗的遗传距离为0.2578，而江苏徐州中华稻蝗和河北平山日本稻蝗之间的遗传距离为0.2749，江苏徐州日本稻蝗和河北平山中华稻蝗之间的遗传距离为0.2982。基于Nei's遗传距离，分别用UPGMA和NJ法构建分子系统树，结果供试的43个个体分为两大聚类簇，江苏徐州和河北平山两地的中华稻蝗聚为一支，日本稻蝗聚为另一支。上述结果表明，RAPD分析方法可显示个体间的多态性，反映个体或物种间的细微差异，是区分近缘物种的有效分子标记。     

中华稻蝗几丁质脱乙酰基酶2基因的分子特性和生物学功能

【目的】研究中华稻蝗（Oxya chinensis）几丁质脱乙酰基酶（chitin deacetylase,CDA）基因的分子特性和生物学功能,为新型农药靶标筛选提供科学依据。【方法】采用生物信息学方法在稻蝗转录组数据库中搜索获得几丁质脱乙酰基酶基因cDNA序列,对其进行保守区域分析,选取赤拟谷盗（Tribolium castaneum）、果蝇（Drosophila melanogaster）、冈比亚按蚊（Anopheles gambiae）、家蚕（Bombyx mori）和云杉卷叶蛾（Choristoneura fumiferana）等昆虫物种的同源序列与中华稻蝗几丁质脱乙酰基酶氨基酸序列进行聚类分析,进一步构建系统发育树;运用real-time PCR方法检测几丁质脱乙酰基酶基因在中华稻蝗5龄若虫不同组织部位和不同发育天数表皮中的表达特性;进一步采用RNA干扰（RNAi）技术研究该基因对中华稻蝗蜕皮发育的影响。【结果】在中华稻蝗转录组数据库中搜索获得2条几丁质脱乙酰基酶基因的cDNA全长序列,生物学软件分析其氨基酸,发现2条序列均具有信号肽,开放阅读框包含3个几丁质脱乙酰基酶保守区域：几丁质结合区（ChBD）、低密度脂蛋白受体区（LDLa）和几丁质脱乙酰基催化结合域（CDA）。聚类分析表明2条序列分别与所选用的5种昆虫CDA2聚为一支。剪切子聚类分析发现2条序列分别与5种昆虫CDA2a和CDA2b相聚为一支,综合序列分析和聚类结果,认为所获得的序列属于几丁质脱乙酰基酶2基因的2个不同剪切子,分别命名为OcCDA2a和OcCDA2b。定量PCR分析表明OcCDA2a和OcCDA2b均在中华稻蝗表皮、前肠和后肠中高表达;在5龄第1天的表皮中表达量较高,之后逐步下降,蜕皮前又略有上升;RNAi研究发现5龄第2天的若虫注射dsOcCDA2a或dsOcCDA2b 24 h后,与注射dsGFP的对照相比,目的基因表达量显著降低,沉默效率分别为96.72%和80.43%;进一步观察试虫的表型,与对照组相比,注射dsOcCDA2和dsOcCDA2a的大多数虫体出现龄期延长,脊线开裂,旧表皮不能顺利剥离而导致虫体扭曲,最终死亡。少数若虫在蜕皮前死亡,未出现异常表型,部分若虫虽蜕至成虫,但四肢无力,行动缓慢。死亡率分别达到87.5%和94.4%;注射dsOcCDA2b的试虫无可见表型,可正常蜕皮发育至成虫。【结论】中华稻蝗几丁质脱乙酰基酶2基因具有2个剪切子,分别为OcCDA2a和OcCDA2b。OcCDA2a参与虫体蜕皮,对其生长发育起着重要的作用,该基因的沉默导致中华稻蝗因蜕皮困难而死亡,而OcCDA2b对中华稻蝗的生长发育没有影响。     

烟草叶片多酚氧化酶的提取及其特性研究

影响烟叶颜色和香味的多酚氧化酶，自新鲜烟叶中提取后，经（ＮＨ４）２ＳＯ４沉淀透析酶活性增高到５．６倍，该酶催化且氧化邻位二元酚和三元酚化合物，但不氧化一元酚，在４０℃以下时，酶活性经２０ｍｉｎ才出现较弱的活性高峰，但持续时间较长；５５℃以上时，酶活性被迅速激活，出现强的活性高峰后迅速下降，持续时间很短，ＰＨ为６时，酶的活性最高，在偏碱条件下，酶活性下降快，增加Ｃｕ＾２＋浓度能增强酶活性，ＥＤＴＡ，     

溴氰菊酯对中华稻蝗(Oxya chinensis)SOD及 GSH-Px活性的影响

采用酶活性分析法研究了溴氰菊酯对中华稻蝗SO D及G SH-Px活性的影响。结果表明,溴氰菊酯作用于中华稻蝗时,其体内SO D及G SH-Px活性发生变化。随着溴氰菊酯浓度的提高,SO D活性变化的趋势表现为先增大后减小。当浓度为0.02、0.14、0.26μg·μL-1时,浓度相同、不同性别的中华稻蝗SO D活性差异显著。随着溴氰菊酯浓度的提高,雄性中华稻蝗G SH-Px活性先增大后减小;而雌性中华稻蝗G SH-Px先减小后增大。当浓度为0.02、0.14μg·μL-1时,浓度相同、不同性别的中华稻蝗G SH-Px活性差异显著。溴氰菊酯作为化学农药对中华稻蝗的生理生化有着明显的作用,当处理剂量较低时,中华稻蝗对其为应激适应,在浓度较高时为应激损伤。     

镉胁迫对青菜生长和抗氧化系统的影响

[目的]了解镉胁迫对青菜生长的抑制作用。[方法]以青菜品种苏州青为材料,采用盆栽试验研究不同土壤镉浓度对青菜生长和抗氧化系统的影响。[结果]较高浓度（〉25 mg/kg）镉胁迫下青菜生长受到明显抑制,叶片抗氧化能力显著降低,使植株遭受严重的氧化胁迫,膜脂质过氧化加剧,膜透性加重;低浓度镉对青菜的生长影响不显著,但叶片镉含量显著提高。[结论]青菜对镉胁迫具有一定的抗性,在镉污染土壤中种植青菜供食用存在较高的安全风险。