茶树病程相关蛋白基因CsPR5的克隆及表达分析

为探究茶树中病程相关蛋白5(pathogenesis-related protein 5,PR5)在茶树中的功能,采用cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA end,RACE)技术克隆了PR5基因的全长;通过荧光定量PCR方法检测了CsPR5在龙井43茶树不同组织部位、植物激素(茉莉酸、乙烯利和水杨酸)处理、茶炭疽病菌Colletotrichum camelliae侵染和小贯小绿叶蝉Empoasca onukii为害后的表达特征。结果表明,CsPR5基因开放阅读框为843 bp,编码281个氨基酸。CsPR5基因在茶树根、茎、嫩叶、花和种子5个组织中的相对表达量分别为0.187、3.093、0.928、0.045和0.012,且五者之间差异显著,主要在茎和叶中表达,其分别为根中相对表达量的16.54倍与4.96倍。水杨酸处理6 h及乙烯利处理6、12 h后,茶树CsPR5基因的相对表达量分别为1.622、2.344和1.845,分别比对照显著上调2.20倍、3.18倍和2.35倍;但是外施茉莉酸对茶树CsPR5基因的相对表达量无影响。茶炭疽病菌侵染显著诱导了茶树CsPR5基因的相对表达量,处理后的相对表达量为1.977,是对照的1.90倍;小贯小绿叶蝉取食显著抑制了其为害部位CsPR5的相对表达量,为7.273,仅为对照的38.80%,但该诱导不具系统性。     

水稻磷酸核酮糖激酶基因OsPRK克隆、亚细胞定位与诱导表达分析

为探究水稻磷酸核酮糖激酶基因OsPRK在水稻诱导抗虫反应中的功能,以水稻秀水110为材料克隆OsPRK基因的全长,通过生物信息学软件分析其序列特征,并应用实时荧光定量PCR技术分析OsPRK基因在水稻不同组织中的分布情况以及在虫害诱导、激素和机械损伤处理水稻中的表达特征。结果显示,水稻OsPRK基因序列全长为1 212 bp,编码403个氨基酸,分子量为44.86 kD,具有1个磷酸核酮糖激酶保守结构域。OsPRK蛋白亚细胞定位结果显示其定位于叶绿体。OsPRK基因在水稻中的表达具有组织特异性,其在内叶、外叶、内叶鞘、外叶鞘和根系这5个组织中相对于内参基因ACTIN的表达量分别为35.83、20.53、6.25、3.21和0.03。与对照相比,二化螟Chilo suppressalis为害能够强烈抑制水稻茎秆中OsPRK基因的表达;褐飞虱Nilaparvata lugens怀卵雌成虫为害1.5、24 h、白背飞虱Sogatella furcifera怀卵雌成虫为害1、8、24 h以及机械损伤处理3、6、24 h均能显著诱导水稻茎秆中OsPRK基因的表达;而OsPRK基因的表达量在茉莉酸处理6、12 h时以及水杨酸处理0.5、1.5 h时被显著抑制,在茉莉酸处理48 h和水杨酸处理24 h时被显著诱导。表明OsPRK基因可能参与了水稻对害虫的诱导防御反应。     

棉铃虫BR-C Z4基因的克隆及表达分析

为明确转录因子广泛锌指复合物（broad-complex,BR-C）Z4亚型在棉铃虫Helicoverpa armigera生长发育过程中的作用,基于2-十三烷酮（2-tridecanone,2-TD）处理的棉铃虫幼虫中肠转录组数据克隆获得BR-C Z4的开放阅读框（open reading frame,ORF）序列,对其氨基酸序列和编码蛋白质进行生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR（real-time fluorescence quantitative PCR,qPCR）技术分析BR-C Z4基因在棉铃虫不同龄期、不同组织和2-TD处理6龄幼虫中的表达规律以及其和Ⅳ型几丁质酶（chitinase IV,CHT4）编码基因在4~6龄初、末期幼虫中的表达规律。结果表明,克隆获得的棉铃虫BR-C Z4基因的ORF为1 347 bp,编码448个氨基酸,预测编码蛋白质的分子量和理论等电点分别为49.8 kD和7.75,且主要定位于细胞核中。系统进化分析结果显示,棉铃虫BR-C Z4与家蚕Bombyx mori和烟草天蛾Manduca sexta的BR-C Z4亲缘关系最近。BR-C Z4基因在棉铃虫整个生长期均有表达,在3龄期的相对表达量最低而在预蛹期的相对表达量最高;该基因在棉铃虫6龄幼虫的脂肪体、中肠、体壁和头部均有表达,在头部的相对表达量最低,在中肠中的相对表达量最高; BR-C Z4和CHT4基因在棉铃虫4~6龄末期幼虫中的相对表达量均显著高于4~6龄初期幼虫;相关性分析结果显示BR-C Z4和CHT4的相对表达量呈极显著正相关;随着2-TD处理浓度的增加,棉铃虫BR-C Z4基因的相对表达量总体呈现先上升后下降的趋势,其中15 mg/g浓度处理20 h时BR-C Z4基因相对表达量达到峰值,而20 mg/g浓度处理6 h时BR-C Z4基因相对表达量降到最低,为对照的22.73%。推测BR-C Z4基因在棉铃虫变态发育和应对2-TD胁迫过程中发挥着重要作用。     

吲哚诱导对茶树抗茶小绿叶蝉的影响

为明确吲哚处理对茶树抗茶小绿叶蝉Empoasca onukii的影响,以龙井43为材料,使用吲哚诱导茶树作为处理,以未处理茶树作为对照,于室内测定茶小绿叶蝉对不同茶树的选择趋向,利用昆虫刺探电位图谱分析茶小绿叶蝉的取食行为,通过气相色谱-质谱联用仪分析吲哚处理对茶树挥发物的影响,并利用实时荧光定量PCR技术测定茶树防御相关基因的表达量。结果表明,在所有时间段茶小绿叶蝉成虫更趋向于取食对照组茶树,至48 h时对照组茶树上的成虫数量是处理组的2.45倍;茶小绿叶蝉3龄幼虫在吲哚处理组茶树上的非取食波（NP波）持续时间占总取食时间的72.15%,在对照组茶树上的非取食波（NP波）持续时间占比则为33.07%,且在对照组茶树上的主要取食波E2波的持续时间是处理组茶树上的3.58倍。相较于对照组茶树,吲哚处理组茶树释放出的挥发物总量显著增加,其中α-法尼烯可以趋避害虫并对天敌有吸引力,且吲哚处理组茶树的防御基因表达量显著升高。表明吲哚处理茶树后,茶小绿叶蝉对其的取食量下降,茶树的挥发物释放量增加且抗性防御基因表达量提高,增强了茶树对茶小绿叶蝉的抗性。     

两近缘种茶尺蠖的抗菌肽基因在抵抗EoNPV感染过程中的表达差异

小茶尺蠖Ectropis obliqua Prout和灰茶尺蛾Ectropis grisescens Warren是危害茶园的两近缘种害虫。用小茶尺蠖核型多角体病毒E.obliqua nucleopolyhedrovirus(Eo NPV)喂饲两近缘种茶尺蠖,10 d后小茶尺蠖的死亡率为100%,而灰茶尺蛾的死亡率仅为35.5%。以感染病毒的两近缘种3龄幼虫的cDNA为模板,采用RT-PCR技术克隆获得了gloverin、attacin和moricin 3个抗菌肽基因,通过邻位连接法构建系统发育树聚类分析显示小茶尺蠖和灰茶尺蛾的Gloverin、Attacin和Moricin蛋白均分别归为一个分支;进一步采用qPCR检测发现,病毒处理后gloverin、attacin和moricin 3个基因在两近缘种茶尺蠖体内均表达上调,gloverin基因在12 h达到最大值,moricin基因在48 h达到最大值,且gloverin和moricin基因在灰茶尺蛾中表达量显著高于小茶尺蠖,而attacin基因在病毒侵入后的不同时期在两近缘种茶尺蠖体内表达量是变化的,推测gloverin、moricin和attacin基因可能与病毒的侵入有关。这一研究结果为进一步揭示抗菌肽基因在昆虫与病毒互作中的作用打下了基础。     

棉铃虫表皮蛋白基因CP22和CP14的表达特征及其对甲氧虫酰肼的响应

为揭示棉铃虫Helicoverpa armigera表皮蛋白（cuticular protein，CP）基因在其生长发育及应对药剂胁迫中的作用，克隆棉铃虫2个CP基因CP22和CP14，利用实时荧光定量PCR技术分析其在不同发育阶段和不同组织中的相对表达量，并于显微镜下观察甲氧虫酰肼亚致死剂量处理后棉铃虫3龄幼虫的表皮形态，并用实时荧光定量PCR技术测定药后CP22和CP14基因的相对表达量。结果显示，CP22和CP14的开放阅读框全长分别为570 bp和393 bp，分别编码189个和130个氨基酸；CP22和CP14都具有1个几丁质结合域，属于CPR家族RR-1亚类；CP22和CP14基因均在棉铃虫5龄幼虫表皮中表达水平高；这2个基因在棉铃虫幼虫期的表达水平高于在卵期、蛹期和成虫期的表达水平，且在4龄幼虫体内表达量最高，在蜕皮后随着日龄的增加表达量逐渐降低；甲氧虫酰肼处理后棉铃虫3龄幼虫表皮黑化、皱缩，发生蜕皮异常，显微观察显示其内外表皮分离，真皮细胞解体；甲氧虫酰肼处理后24 h和48 h，棉铃虫CP22和CP14基因的相对表达量显著上调。表明棉铃虫CP22和CP14基因参与棉铃虫幼虫蜕皮，并且响应甲氧虫酰肼胁迫，可作为防治棉铃虫的潜在靶标基因。     

芳香植物气味及提取液对茶尺蠖行为的影响

为了明确芳香植物对茶尺蠖Ectropisobliqua的驱避、拒食作用和获得应用于茶园茶尺蠖"推-拉"策略的植物材料,利用"Y"型嗅觉仪室内测定其成虫对芳香植物气味的趋性反应,并采用叶碟法测定芳香植物提取液对其幼虫的拒食作用及营养干扰效果。丁香罗勒、迷迭香、柠檬桉和芸香植株挥发物及甲醇提取液对茶尺蠖雌、雄成虫有显著的驱避效果。猫薄荷、迷迭香和鼠尾草的2 00 mg/mL甲醇提取液对茶尺蠖3龄幼虫表现出显著拒食活性,24 h后的选择性拒食率分别为93.85%、86.00%和77.32%,非选择性拒食率分别为85.77%、87.00%和88.05%。其中,迷迭香处理的幼虫生长率最低,仅为0.12 mg/天,对幼虫的相对取食量、食物利用率和食物转化率等营养指标有影响。研究表明,10种芳香植物中迷迭香具有显著的行为调控功能,是构建茶尺蠖"推-拉"策略的理想材料。     

灰茶尺蠖核型多角体病毒对两种尺蠖的致病性

灰茶尺蠖核型多角体病毒(Ectropis grisescens Nucleopolyhedrovirus,Eg NPV)是灰茶尺蠖幼虫的重要病原微生物。为明确其对茶树重要害虫尺蠖类的两个近缘种灰茶尺蠖Ectropis grisescens Warren和茶尺蠖E.obliqua Prout的致病性,进行了一系列的生物测定。结果表明,EgNPV对2龄灰茶尺蠖和茶尺蠖幼虫的剂量对数-死亡机率值回归方程和LC₅₀分别为y=0.943x+0.3582,LC₅₀=8.3×10⁴PIB/mL;y=0.663x+1.614,LC₅₀=1.3×10⁵PIB/mL。当使用不同浓度EgNPV处理不同龄期灰茶尺蠖和茶尺蠖幼虫时发现,两种幼虫致死率趋势大致相同;在虫龄一致时,达到相同的致病率,灰茶尺蠖所需的时间比茶尺蠖平均短一天。使用2×10⁶PIB/mL浓度处理不同代别灰茶尺蠖和茶尺蠖2龄幼虫,在第1、2和第6代,EgNPV对两种幼虫的致死率均大于80%。上述结果表明灰茶尺蠖核...     

大螟两个mGST1基因的时空分布及经氯虫苯甲酰胺诱导后的表达情况

为明确微粒体谷胱甘肽S-转移酶（microsomal glutathione S-transferase,mGST）是否参与大螟Sesamia inferens对氯虫苯甲酰胺的解毒代谢，采用Illumina深度测序技术分析大螟转录组数据获得mGST1基因序列，利用实时荧光定量PCR技术测定其在大螟不同龄期幼虫和4龄幼虫不同组织中的表达模式，及经不同浓度氯虫苯甲酰胺处理不同时间后的相对表达量。结果表明，共获得2个mGST1基因序列，分别命名为SimGST1-1和SimGST1-2(GenBank登录号分别为OL770267和OL770268)。SimGST1-1和SimGST1-2的开放阅读框分别为456 bp和447 bp，分别编码152个和149个氨基酸，均具有昆虫mGST的特征序列。SimGST1-1和SimGST1-2在大螟不同龄期幼虫体内均有表达，且在4～6龄幼虫体内的相对表达量显著高于1～3龄幼虫。SimGST1-1在4龄幼虫中肠和脂肪体中的相对表达量显著高于在头部和表皮中的相对表达量，SimGST1-2在头部和中肠中的相对表达量显著高于在表皮和脂肪体中的相对表达量。与对照组...     

舞毒蛾DnaJ1基因克隆分析及对甲萘威胁迫响应

Dna J蛋白是Dna K/Hsp70的辅助分子伴侣,通过调节Hsp70的ATPase活性来影响蛋白复合体的合成与组装。为明确舞毒蛾Lymantria dispar的LdDnaJ1基因特性及对杀虫剂甲萘威的胁迫响应,通过克隆LdDnaJ1全长基因并运用实时荧光定量RT-PCR技术测定了甲萘威对其LdDnaJ1基因表达量的影响。结果表明,舞毒蛾Ld Dna J1全长基因开放阅读框为1 062 bp,编码353个氨基酸,分子质量为39.91 kD,理论等电点为5.65;舞毒蛾Dna J与柑橘凤蝶Papilio xuthus Dna J亲缘关系较近。甲萘威对舞毒蛾2龄幼虫24 h和48 h的致死中浓度LC50分别为74.04 mg/L和31.48mg/L。低剂量(LC_5、LC_(10)和LC_(30))甲萘威胁迫下,舞毒蛾2龄幼虫Ld Dna J1基因表达量均下调,LC_(30)甲萘威处理后72 h时LdDnaJ1基因表达量最低,仅为对照的15.70%。表明甲萘威可抑制舞毒蛾LdDnaJ1基因的表达,且呈现明显的时间和剂量效应。     

沉默转录因子OsERF7提高水稻对褐飞虱和白背飞虱的抗性

为了解植物中特有的转录因子乙烯响应因子(ethylene responsive factor,ERF)在植物诱导抗虫反应中的作用,通过克隆1个水稻ERF转录因子基因OsERF7,并结合分子生物学、反向遗传学及生物测定,探究其在水稻防御褐飞虱Nilaparvata lugens和白背飞虱Sogatella furcifera为害过程中的作用。结果显示,机械损伤处理与褐飞虱产卵雌成虫为害均能在中后期诱导OsERF7的表达。沉默OsERF7能显著降低水稻上褐飞虱及白背飞虱卵的孵化率,并延长褐飞虱卵的发育历期;与野生型水稻相比,褐飞虱和白背飞虱在沉默突变体品系R1和R30上的卵孵化率分别只有野生型水稻上的62.5%～68.3%和68.0%～76.0%,褐飞虱卵的发育历期则延长0.37～0.45 d。沉默OsERF7不影响褐飞虱产卵雌成虫为害诱导的水稻防御相关信号分子—茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)、乙烯(ET)和过氧化氢(H_2O_2)的含量。表明转录因子OsERF7作用于防御相关信号途径的下游,并且负调控水稻对褐飞虱和白背飞虱的抗性。     

肿瘤坏死因子受体相关因子基因TRAF4促进烟粉虱与共生菌Portiera的共生关系

为明确肿瘤坏死因子受体相关因子（tumor necrosis factor receptor-associated factor,TRAF）基因TRAF4在烟粉虱Bemisia tabaci隐种MEAM1与含菌细胞共生菌互作中的作用,对TRAF4蛋白进行保守结构域及系统发育分析;通过实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,qPCR）方法检测TRAF4在含菌细胞和整虫体内的表达量;利用RNA干扰（RNA interference,RNAi）技术抑制烟粉虱TRAF4基因表达,然后通过qPCR技术检测含菌细胞共生菌滴度、统计烟粉虱产卵量以及采用免疫荧光技术检测烟粉虱含菌细胞的自噬水平。结果表明,TRAF4蛋白含有Zinc finger和TRAF结构域,与黑腹果蝇 Drosophila melanogaster 及埃及伊蚊 Aedes aegypti的 TRAF4 蛋白聚为一支。TRAF4在含菌细胞中显著高表达。注射dsTRAF4后,TRAF4基因表达量显著下调,Portiera滴度及烟粉虱产卵量均显著下降,含菌细胞自噬水平显著升高。表明烟粉虱TRAF4不仅影响烟粉虱的产卵量,还能通过抑制含菌细胞的自噬水平维持Portiera在烟粉虱体内的滴度,对烟粉虱与Portiera共生关系的维持起到正向调控作用。     

褐飞虱与白背飞虱为害诱导水稻防御反应的比较

为探究2种稻飞虱——褐飞虱Nilaparvata lugens(St?l)和白背飞虱Sogatella furcifera(Horváth)诱导的水稻防御反应差异,于室内测定了水稻在分别受褐飞虱或白背飞虱产卵雌成虫为害时,其茉莉酸、水杨酸、乙烯、H_2O_2以及挥发物含量的变化。结果表明,尽管褐飞虱和白背飞虱产卵雌成虫的为害均可以诱导水稻茉莉酸、水杨酸、乙烯和H_2O_2等防御相关信号分子以及一些水稻挥发物含量的增加,但是二者的诱导作用存在差异。水稻在受白背飞虱产卵雌成虫为害时,茉莉酸的含量在3 h时就显著升高,12 h时含量达到最高;而受褐飞虱产卵雌成虫为害时,6 h时茉莉酸含量才显著升高,72 h时含量达最高;并且在2种稻飞虱为害的3～48 h内,白背飞虱为害诱导的茉莉酸含量始终显著高于褐飞虱为害诱导的。水稻受白背飞虱产卵雌成虫为害24 h后诱导的水杨酸含量、为害48 h后诱导的乙烯含量、为害72 h后诱导的H_2O_2含量及为害24 h后诱导的挥发物释放量分别是褐飞虱产卵雌成虫为害诱导的1.28、1.45、4.10和1.77倍。表明水稻能识别褐飞虱和白背飞虱的为害,从而做出针对害虫种类特异性的防御反应;并且水稻对白背飞虱产卵雌成虫为害所做出的防御反应比对褐飞虱的更强烈。     

茶尺蠖性信息素的田间使用技术及防治效果

为明确茶尺蠖Ectropis obliqua性信息素的田间使用技术,在田间设置茶尺蠖性信息素诱捕器的5、10和20 m挂放密度处理区及其对照区,并对不同处理区和对照区中诱捕器诱集的茶尺蠖成虫和幼虫数量以及同一挂放密度下距性信息素诱捕器不同距离的茶尺蠖幼虫数量进行调查,确定性信息素诱捕器的最佳挂放间距;在此基础上确定性信息素诱捕器对茶尺蠖的田间防治效果,并利用性信息素诱捕器对茶尺蠖成虫的田间动态进行监测。结果表明:在任何一个挂放密度下,处理区诱捕器诱集的茶尺蠖成虫数量均显著高于对照区诱捕器,但在不同挂放密度的小区之间单个诱捕器诱集的成虫数量差异不显著;当茶尺蠖幼虫重度发生(1 361.57头/m~2)时,10 m间隔挂放1套性信息素诱捕器可显著降低茶尺蠖幼虫的发生数量;当茶尺蠖幼虫轻度发生(38.40头/m~2)时,间距为20 m挂放一套性信息素诱捕器时,茶尺蠖的校正防治效果可达88.44%;茶尺蠖性信息素诱捕器在6月上旬、8月上旬、8月下旬至9月初、9月下旬分别有一个明显的诱捕高峰期,与田间茶尺蠖的发生高峰期基本一致。表明茶尺蠖性信息素诱捕器可作为大量诱捕和虫情监测的手段在茶园中应用。     

粘虫生物钟timeless基因的克隆及时空和昼夜表达分析

为明确生物钟timeless基因对粘虫Mythimna separata迁飞、交配等周期性活动的调节作用,利用PCR技术克隆了粘虫timeless基因,命名为Mstim,采用生物信息方法分析其序列特征,使用实时荧光定量PCR技术检测该基因在不同发育阶段、组织及昼夜的表达特征。结果表明,Mstim的c DNA全长为3 132 bp,编码1 043个氨基酸,其预测的蛋白质Ms TIM分子量为117 k D,等电点5.14,具有timeless保守的PIS、NLS等结构域,与甜菜夜蛾Spodoptera exigua及棉铃虫Helicoverpa armigera的氨基酸序列相似性高达97%。荧光定量PCR结果显示成虫期的Mstim表达量最高,卵期和蛹期次之,6龄幼虫的表达量最低;在雌、雄蛾中均以触角及头部中的表达量较高,飞行肌、足及生殖腺中的表达量较低。粘虫雌、雄蛾触角中Mstim的昼夜表达模式相似,均为光期表达量低于暗期,光期5 h的表达量最低,光期末期逐渐升高,至暗期后3 h达到最高值,暗期末期表达量开始下降。说明Mstim基因在粘虫中的表达不仅具有发育时期和组织的时空特异性,而且表现出明显的昼夜特性,推测其可能参与粘虫生长发育和迁飞与生殖等行为、生理节律的调节。     

南方根结线虫MiV901基因在拟南芥中的异源表达及其表型分析

为明确南方根结线虫Meloidogyne incognita效应蛋白MiV901在其寄生过程中的生物学功能,通过构建MiV901基因的植物表达载体,利用根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导的花序浸染法将其转化拟南芥Arabidopsis thaliana,并采用室内人工接种法测定转基因植株对灰葡萄孢 Botrytis cinerea侵染及南方根结线虫寄生的影响。结果显示：经Southern blot检测,MiV901基因以不同的拷贝数插入到转基因拟南芥株系901-6、901-8和901-12的基因组中,且qPCR检测结果证实 MiV901基因能够正常表达。3个转基因拟南芥株系901-6、901-8和901-12叶部接种灰葡萄孢3 d后,叶片上形成的病斑平均直径分别为1.00、1.06、1.05 cm,比野生型对照扩大了9.9%~16.5%。相比野生型对照,转基因拟南芥株系901-12、901-6和901-8接种南方根结线虫2龄幼虫后根系上产生了更多的雌虫和卵块,雌虫数分别显著增加了45.4%、34.4%和23.7%,卵块数分别显著增加了51.2%、 46.3%和31.7%。表明异源表达MiV901基因能够抑制植物免疫,增加拟南芥对灰葡萄孢和南方根结线虫侵染的敏感性。