2006-01植物抗虫策略信息摘登

据美国BIOCOMPARE科技新闻网（2006／1／20）报道，当玉米被某些昆虫攻击时，会散发出一种混合的气味。而寄生蜂则利用这些植物气味找出毛毛虫并且在它们身上产卵，使寄生蜂的子代可以毛虫为食而生长。这样，对于玉米造成危害的毛毛虫就会被寄生蜂所消灭。     

寄生蜂调控寄主分子机制的研究进展

在寄生蜂与寄主相互作用的研究中,揭示寄生蜂攻克寄主防御系统和调控寄主生长发育的分子机制,已成为生物防治领域的研究热点。有关研究表明:寄生蜂通过控制血细胞增殖与分化的转录/信号传导因子、调节血细胞延展/包囊的因子及诱导血细胞凋亡,以破坏寄主细胞免疫系统;干扰与血淋巴黑化相关基因及抗菌肽基因的表达以抑制寄主的体液免疫反应;调节与生长发育相关蛋白和酶类以扰乱寄主生长发育。作者从细胞免疫、体液免疫和对寄主生长发育三个方面综述了寄生蜂调控寄主分子机制的研究进展。     

引起小菜蛾盘绒茧蜂雌雄差异反应的气味筛选及行为学检测

小菜蛾盘绒茧蜂Cotesia vestalis是小菜蛾Plutella xylostella幼虫期重要的单性内寄生蜂,在小菜蛾的生物防治上具有广阔的应用前景。寄主植物受到小菜蛾为害后释放的挥发物的种类和释放量会变化,这在小菜蛾盘绒茧蜂搜寻小菜蛾过程中也起到了非常重要的作用。然而,这些寄主植物挥发物对小菜蛾盘绒茧蜂的吸引作用是否存在雌雄差异并不明确。本研究选取了32种十字花科蔬菜受小菜蛾为害后发生变化的气味以及小菜蛾幼虫粪便气味和小菜蛾的性信息素,通过EAG测定了小菜蛾盘绒茧蜂对各种气味物质不同浓度(100、10、1μg/μL)的反应。结果显示,小菜蛾盘绒茧蜂对(E)-4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯(DMNT)、苯乙腈、(R)-(+)-柠檬烯、正庚醛4种气味分别在100、100、1μg/μL和1μg/μL的浓度下存在显著雌雄差异。进一步通过"Y"形嗅觉仪对这4种气味进行行为学检验,其中DMNT、(R)-(+)-柠檬烯和正庚醛分别在浓度为10、10μg/μL和0.1μg/μL时可以引起显著的雌雄行为差异。     

禾谷缢管蚜气味降解酶鉴定及其与关键信息化学物质的分子对接

为探究禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi气味降解酶(odorant degrading enzyme,ODE)与关键信息化学物质的作用模式,从其触角转录组中筛选属于ODE的细胞色素P450与谷胱甘肽-S-转移酶,利用IQ-tree 2.1.1软件构建进化树;根据FPKM值筛选出高表达蛋白,用SWISS-MODEL软件进行同源建模;并应用AutoDock软件与寄主植物挥发性气味和信息素进行分子对接。结果表明,筛选获得禾谷缢管蚜细胞色素P450基因30个,谷胱甘肽-S-转移酶基因10个,且40个基因均有完整的开放阅读框;根据FPKM值筛选出9个在禾谷缢管蚜触角表达量较高的基因,其中同源建模成功的有5个;同一蛋白与不同气味分子结合时,结合能有差异;结构相似的气味分子与不同蛋白结合时,结合位点与结合能相似。表明与气味结合蛋白相比较,禾谷缢管蚜ODE对气味分子的选择特异性较低。     

凸脐蠕孢菌玉米、高粱专化型的细胞壁降解酶活性及基因表达分析

为探明玉米专化型和高粱专化型凸脐蠕孢菌的细胞壁降解酶在致病过程中的作用,采用酶活性检测方法测定了2种专化型的细胞壁降解酶活性,并检测了相关基因的表达。结果表明:高粱专化型凸脐蠕孢菌的聚甲基半乳糖醛酸酶(PMG)活性为115.84 U/mg,略高于玉米专化型;玉米专化型的多聚半乳糖醛酸酶(PG)和纤维素酶(Cx)的活性分别为151.76 U/mg和168.53 U/mg,略高于高粱专化型;且同一种专化型菌株的细胞壁降解酶活性存在差异。2种专化型的细胞壁降解酶基因表达量存在差异,Cx基因在2种专化型互作过程中均随病程的延长而大幅度上调表达;高粱专化型的PG基因随病程的延长大幅度上调表达,而玉米专化型的PG基因随病程的延长上调表达量有所下降;高粱专化型的PMG基因随病程的延长大幅度上调表达,而玉米专化型的PMG基因随病程的延长下调表达。推测产酶能力、基因表达和基因时间表达的差异可能是引起凸脐蠕孢菌专化型致病专化性的诱因之一。     

水稻幼穗与Ustilaginoidea virens互作早期的转录组分析

 由子囊菌门真菌稻绿核菌Ustilaginoidea virens引起的稻曲病是世界范围内水稻生产上的重要病害之一。但是,对水稻抗稻曲病的抗性机制仍不清楚。为初步探明水稻与稻曲病菌之间互作早期的分子调控机制,本研究采用比较转录组测序技术对稻曲病菌接种抗病品种‘IR28’和感病品种‘两优培九’(LYP9)6 h的测序数据进行了分析,试图初步阐明水稻抗病分子机制。分析发现,在抗病和感病品种中均差异表达基因有1 005个共表达,在这些基因中,抗病品种中表达上调基因(697个)多于感病品种中表达上调的基因(626个),下调的基因(308个)少于感病品种中下调表达的基因(379个);随后通过GO富集和KEGG代谢途径分析,发现苯丙烷类代谢途径和双萜植保素合成途径相关的基因、几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶、糖基水解酶和过氧化物酶等基因在抗病品种中被显著诱导上调表达,而在感病品种中基因表达低于抗病品种或下调表达,推测这些基因很可能在水稻与稻曲病菌识别早期发挥重要的抗病作用。该研究结果可为水稻抗稻曲病基因克隆及抗稻曲病分子育种提供理论基础。     

转cry1Ie基因玉米残体对赤子爱胜蚓的生长发育及体内酶活性的影响

转Bt基因抗虫玉米通过根系分泌物或植株残体降解等方式将植株表达的Bt杀虫蛋白释放到土壤中。本文通过在人工土壤中添加磨碎的转cry1Ie基因玉米植株残体来饲养赤子爱胜蚓Eisenia foetida,研究了转cry1Ie基因玉米植株残体对赤子爱胜蚓生长发育及体内酶活性的影响。结果显示,在63 d的试验中,添加转cry1Ie基因玉米植株残体处理组没有引起赤子爱胜蚓的死亡。5个处理组与对照组中每7 d的蚯蚓体重、产茧数量、茧孵化数量均没有显著差异。SOD酶和POD酶活力随Bt玉米植株残体组织含量的增加而增加,50B+0N(50 g Bt/500 g土壤)处理组中SOD酶和POD酶活力要显著高于0B+50N(50 g non-Bt/500 g土壤)对照组。因此,Bt玉米植株残体可以在7 d时诱导赤子爱胜蚓SOD酶和POD酶活性。但5个处理组与对照组中赤子爱胜蚓的总蛋白含量、AChE和CAT酶活力没有显著的差异。     

寄生蜂细胞色素P450基因家族进化分析

寄生蜂是重要的天敌昆虫,被广泛应用于生物防治,但在实际生产应用中面临诸多问题,如环境适应性和耐药性问题。细胞色素P450是真核生物中广泛存在的超基因家族酶系,参与农药、植物次生代谢物及环境有害物质等的代谢,同时也参与昆虫体内多种内源性化合物的合成与代谢。本文通过对植食性榕小蜂和9种寄生蜂基因组数据的生物信息学分析,共获得615个P450基因,分析表明不同寄生蜂P450基因家族的差异主要发生在CYP3和CYP4簇,而CYP2和Mito簇相对保守;相较于外寄生蜂,内寄生蜂的P450超基因家族有明显的收缩现象;此外,发现了2个在寄生蜂中1：1：1高度保守的P450基因,CYP18和CYP314,以及茧蜂特有的CYP304基因和内寄生蜂特有的CYP28基因。本研究从基因组水平系统地分析了寄生蜂P450超基因家族的进化,为寄生蜂的遗传改良和规模化饲养等提供理论基础。     

耐性和敏感两种类型鲜食玉米苗期施用硝磺草酮后的转录组分析

苗期施用硝磺草酮易对鲜食玉米品种和自交系造成药害。鲜食玉米对硝磺草酮的不同响应差异可能归因于除草剂代谢效率的不同。本研究从氧化损伤和光合抑制角度阐述了不同耐药性鲜食玉米对硝磺草酮的响应差异。利用RNA-Seq技术对耐性和敏感玉米在硝磺草酮处理和未处理下的基因表达情况进行了分析,以期从生理和分子水平揭示鲜食玉米对硝磺草酮的耐性机制。结果表明:硝磺草酮处理导致敏感玉米自交系叶片中积累更多的活性氧,光合作用受到严重抑制,最终植株干枯死亡;而耐性玉米自交系在硝磺草酮处理后植株生长正常。本研究中,共鉴定到7985个差异表达基因,敏感玉米中上调表达基因4020个、下调表达基因3450个,而耐性玉米中上调表达基因526个、下调表达基因495个;差异表达基因的基因功能注释 (GO) 富集分析表明:差异表达基因数量较多的主要集中在分子功能、细胞组分、生物学过程中;京都基因与基因组百科全书 (KEGG) 分析显示:差异表达基因显著富集在光合作用、碳水化合物、氨基酸和脂类代谢等相关通路;筛选到Zm00001d042099、Zm00001d044157、Zm00001d007462、Zm00001d002436、Zm00001d021804、Zm00001d042541、Zm00001d040764、Zm00001d032828和Zm00001d020544共9个可能参与除草剂代谢的潜在候选基因。     

首次发现一种双斑长跗萤叶甲寄生蜂——冈田长柄茧蜂

近年来,双斑长跗萤叶甲数量逐年上升,其分布广泛,寄主多样,危害严重,成为玉米、大豆等作物上的重要害虫。笔者于2022年7―9月在吉林公主岭田间采集双斑长跗萤叶甲成虫时,在其体内发现了一种寄生蜂。通过形态学及分子生物学鉴定为冈田长柄茧蜂Streblocera (Eutanycerus) okadai Watanabe（茧蜂科Braconidae长柄茧蜂属Streblocera亮角茧蜂亚属Eutanycerus）,基于CO I基因的分子进化树结果显示与长柄茧蜂属寄生蜂聚为一类。截至目前,国内外未有双斑长跗萤叶甲寄生性天敌报道。本研究填补了双斑长跗萤叶甲寄生蜂生防资源的空白,也为该害虫的生物防治提供了新策略。     

不同温度对大豆蚜海藻糖合成酶基因表达及沉默效率研究

海藻糖是昆虫血淋巴中最重要的糖类物质，海藻糖合成酶（trehalose-6-phosphate synthase，TPS）是昆虫体内海藻糖合成途径的关键酶。本试验通过转录组测序获得一条大豆蚜Aphis glycines（Matsumura）海藻糖合成酶的cDNA序列，命名为AgTPS（GenBank登录号：MN068811）。cDNA序列全长4174 bp，包含一个长度为2559 bp的开放阅读框，编码852个氨基酸，等电点为5.98，分子质量为95.8 kDa，具有一个典型的TPS结构域。不同温度下AgTPS基因干扰结果显示：5℃时基因沉默持续时间最长，30℃处理6 h时该基因沉默效果最好，抑制率可达79.48%，且30℃干扰后对大豆蚜生存和繁殖影响最大。试验表明该基因参与大豆蚜抗逆过程，试验结果为利用RNA干扰技术防治大豆蚜提供理论依据。     

草地贪夜蛾取食诱导玉米叶片转录组分析

为阐明玉米响应草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda取食胁迫防御反应的分子机制,利用RNAseq技术对草地贪夜蛾取食的玉米叶片进行转录组测序分析,并对抗虫代谢产物生物合成途径中的基因进行筛选鉴定。结果显示,与未接虫对照相比,草地贪夜蛾取食18 h导致玉米叶片中有1 645个基因差异表达(log2|处理/对照|1且FDR0.05),其中上调表达基因有1 352个,下调表达基因有293个。茉莉酸、水杨酸、乙烯等植物激素生物合成与信号转导途径相关基因大多上调表达,其中44个茉莉酸途径相关基因全部上调表达,说明该途径在玉米响应草地贪夜蛾取食诱导的防御反应中发挥着核心作用,其它激素生物合成与信号转导途径发挥协同作用。玉米重要抗虫次生代谢物苯并噁唑嗪酮类生物合成相关基因中有9个基因上调表达;15个萜烯挥发物生物合成相关差异表达基因中有14个上调表达,包括8个萜烯合成酶基因和1个CYP基因CYP92C5。表明草地贪夜蛾取食会诱导玉米复杂的植物激素途径和基因调控机制,激活以次级抗虫代谢物合成为主的防御反应。     

绿盲蝽气味结合蛋白AlucOBP8的结合特性分析

气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)是参与昆虫嗅觉感知过程的一类重要蛋白,其功能之一是结合运输外界气味分子通过淋巴液到达神经元树突。本文克隆了一个绿盲蝽Apolygus lucorum(Meyer-Dür)气味结合蛋白AlucOBP8(GenBank登录号JQ675725)并进行了原核重组表达。组织表达谱分析表明,AlucOBP8基因主要在雌雄成虫触角表达。采用荧光竞争结合试验,研究了重组蛋白AlucOBP8与7种性信息素类似物和33种植物挥发物的结合能力。结果显示,7种性信息素类似物均不能与AlucOBP8有效结合,而植物挥发物中只有葎草烯(α-caryophyllene)和十二醛(dodecyl aldehyde)与AlucOBP8表现出较强的结合,结合常数分别为8.74和9.99 μmol/L。绿盲蝽雌雄成虫对这两种化合物的趋向结果表明,十二醛对绿盲蝽雄成虫具有显著的驱避作用。初步推断AlucOBP8为普通气味结合蛋白并参与寄主普通挥发气味的识别过程。     

番茄叶霉病高抗基因Cf-9、Cf-11和Cf-19的分子标记

 本研究以9个含不同叶霉病抗病基因的番茄品种为试材,通过接种鉴定表明,Cf-5、Cf-9、Cf-11和Cf-19基因对我国目前的2个叶霉菌优势生理小种均具有较强的抗性。根据Cf-9基因设计引物,扩增Cf-9基因的片段,含Cf-9、Cf-11和Cf-19基因的3种番茄均获得了2.7kb的扩增片段。但用限制性内切酶TaqⅠ对PCR产物酶切可以将3种材料明显区分开来,Cf-9的2个差异酶切片段为1170和460bp;Cf-11的2个差异酶切片段为1100和410bp;Cf-19的2个差异酶切片段为1210和300bp,从而建立了3个基因的分子标记。在F₂分离群体中验证表明,3个基因的分子标记鉴定结果与抗性接种鉴定结果是一致的,用这些标记可以进行分子标记辅助选择。     

入侵福建的草地贪夜蛾的分子鉴定

草地贪夜蛾是世界粮农组织预警的重大迁飞性害虫。2019年1月被发现入侵我国,并迅速在我国扩散蔓延,在我国玉米种植区造成重大经济损失。本文利用线粒体细胞色素C氧化酶亚基I(C OⅠ)和位于Z染色体上的磷酸丙糖异构酶(Tpi)基因的分子标记对采集于福建地区的84份草地贪夜蛾进行群体遗传特征分析,结果显示,基于C OⅠ仅在南平邵武和南平建阳两个地区鉴定到3份玉米型,其他81份均为水稻型;基于Tpi基因的检测结果,84份样品在174和175碱基处存在"AT""GA"或"AT/GA"3种不同类型,但均为玉米型。福建省为亚热带季风气候区,玉米终年都有种植,草地贪夜蛾可在该省越冬,本研究基于C OⅠ和Tpi两个基因片段的分子标记进行草地贪夜蛾两种亚型的分子鉴定,为热带与南亚热带地区草地贪夜蛾的迁入迁出虫源监测预警提供了依据,为该入侵害虫遗传溯源积累了前期数据。     

囊泡病毒和类囊泡病毒及其与寄生蜂之间的关系

囊泡病毒(ascoviruses)和类囊泡病毒(ascovirus-like viruses)通过寄生蜂para-sitoid wasp的产卵行为而散布于鳞翅目Lepidoptera幼虫体内,它与寄生蜂的关系多种多样。大部分的囊泡病毒和类囊泡病毒都是致病性的,由雌蜂携带传播。一些囊泡病毒和类囊泡病毒则是互利共生生物,其基因稳定地存在于寄生蜂的细胞核中,世代间垂直传播,通过抑制鳞翅目幼虫的防御机制来促进幼蜂的成功发育。囊泡病毒DpAV4则根据所处的寄生体系可以是致病性病毒、互利型或共生非致病性病毒。各种生物学特性显示囊泡病毒与寄生蜂之间的关系取决于寄生蜂控制病毒复制的调节因子,囊泡病毒与寄生蜂的关系类型依赖于它们之间关系得以进化的种类系统。     

黄野螟化学感受基因的鉴定与分析

昆虫的化学感受系统在昆虫的取食、交配等多种行为中发挥着重要作用。黄野螟Heortia vitessoides是一种寡食性害虫, 幼虫具有聚集性、暴食性等特点, 对土沉香Aquilaria sinensis危害严重。本研究使用高通量测序技术对黄野螟成虫触角和口器的转录组进行了测序, 共鉴定到124个化学感受基因, 包括50个气味受体(odorant receptor, OR)基因, 19个离子型受体(ionotropic receptor, IR)基因, 17个味觉受体(gustatory receptor, GR)基因, 19个气味结合蛋白(odorant binding protein, OBP)基因, 17个化学感受蛋白(chemosensory protein, CSP)基因和2个感觉神经元膜蛋白(sensory neuron membrane protein, SNMP)基因。通过系统进化和差异表达分析, 对黄野螟化学感受基因的分化, 以及不同性别、不同组织间的表达差异进行系统性的研究。以气味受体为例, HvitOR42、HvitOR43和HvitOR48聚在传统的性信息素受体(pheromone receptor, PR)分支, 其中HvitOR42和HvitOR43在雄性成虫触角中特异性高表达, 这3个气味受体可能参与识别黄野螟雌性成虫释放的性信息素。此外, HvitOR20在雌性成虫触角中特异性高表达, 可能与雌性成虫交配和产卵等行为相关。本研究为进一步探究黄野螟的化学感受机制提供了分子基础, 为开发以化学生态学为基础的黄野螟绿色害虫防控技术提供了理论依据。     

浅黄恩蚜小蜂寄生对烟粉虱海藻糖含量、酶活和热激蛋白表达水平的影响

本文以烟粉虱Bemisia tabaci Gennadius及其优势寄生蜂浅黄恩蚜小蜂Encarsia sophia (Girault & Dodd)为研究对象,测定了浅黄恩蚜小蜂寄生烟粉虱若虫后6、12、24、48和72 h,寄主体内海藻糖含量、海藻糖酶活性变化以及3种热激蛋白基因的即时表达情况.结果表明,自寄生蜂寄生后烟粉虱体内海藻糖含量先升高后降低,而海藻糖酶活性则先降低后升高,二者的变化拐点均表现在寄生后24 h.此外,寄生能够诱导烟粉虱hsp90过量表达,但同时抑制hsp70的表达.热激蛋白hsp20的表达量先升高后降低,且3种基因均在寄生后12h开始出现表达差异.本研究证明海藻糖和热激蛋白参与了寄生蜂与寄主互作体系,同时探讨了二者在寄生蜂与寄主互作过程中的具体作用,对于揭示寄生蜂-寄主互作机制有一定的参考价值.     

悬铃木方翅网蝽非典型气味受体基因CcilOrco的克隆与序列分析

为进一步研究悬铃木方翅网蝽Corythucha ciliate嗅觉通讯分子机制和寻求新的悬铃木方翅网蝽防治技术,本研究克隆了悬铃木方翅网蝽的非典型气味受体基因CcilOrco,并对其序列进行生物信息学分析。根据GenBank中已发表的半翅目昆虫非典型气味受体家族基因的氨基酸保守序列设计简并引物,采用RT-PCR方法扩增目的基因,将其克隆至pEASY-Blunt载体并测序。将克隆获得悬铃木方翅网蝽非典型气味受体Orco的cDNA序列命名为CcilOrco(GenBank登录号:MF564288),序列分析结果显示,CcilOrco开放阅读框长1 419bp,编码472个氨基酸。预测其分子量为53.25kD,等电点为6.22,序列中有7个跨膜区,N-端在细胞膜内,C-端在细胞膜外。通过在GenBank中进行序列的同源性比较,该基因与已公布的半翅目昆虫的非典型气味受体基因序列有较高的同源性。克隆所获得的基因属于非典型气味受体家族基因。qPCR结果显示CcilOrco主要在雌雄成虫触角中高表达。     

新疆棉花蚜虫-寄生蜂食物网结构的分子检测体系

为明确新疆棉花蚜虫-寄生蜂的食物网结构,通过设计新疆棉花蚜虫和寄生蜂的特异性引物,建立并优化可以在物种水平上开展棉花蚜虫-寄生蜂食物网结构分析的分子检测方法,该方法包括3个多重PCR检测体系（cMP1、cPriMP2和cHypMP3）和1个单一PCR（cSP1）检测体系,并应用建立的方法对采自库尔勒、阿克苏、昌吉的2 383头僵蚜样品进行分子检测。结果表明,4个体系的灵敏度均较高,其中蚜虫cMP1体系的检出限为500 DNA拷贝数,初级寄生蜂cPriMP2体系的检出限为5 000 DNA拷贝数,重寄生蜂cHypMP3和cSP1体系的DNA检出限分别为500拷贝数和100拷贝数。该方法能够快速且准确地鉴定4种棉花蚜虫、4种初级寄生蜂和7种重寄生蜂,特异性良好。使用该方法对供试僵蚜样品进行检测并成功绘制出新疆棉花蚜虫-初级寄生蜂-重寄生蜂食物网,定量分析了不同初级寄生蜂对蚜虫的寄生作用及重寄生蜂与初级寄生蜂之间形成的食物网络关系。表明所建立的分子检测方法可以用于评估不同种类寄生蜂在新疆棉花蚜虫种群控制中的生态功能,解析物种间的食物网关系。