广东莲草直胸跳甲生物学的观察

空心莲子草 ( Alternanthera philoxeroides)为一种多年生恶性杂草 ,属苋科 ,莲子草属 ,在我国各地又名水花生、空心苋、喜旱莲子草等 ,具有繁殖迅速 ,适应性强和难以用化学除草剂根除的特点 [1 ] 。该草原产南美 ,大约本世纪 40年代传入我国 ,现成为南方各省主要恶性杂草 ,已泛滥成灾 ,给农业和水产养殖业造成极大危害 [2 ]。莲草直胸跳甲 ( Agasicles hygrophila)原产阿根廷 ,是空心莲子草的天敌。李宏科等 [3] 报道了莲草直胸跳甲的大量繁殖及释放技术 ,对应用莲草直胸跳甲的可行性作了研究。吴珍泉等 [4]对莲草直胸跳甲生物学特性进行…     

糖苷水解酶家族基因AghyGH1a参与莲草直胸跳甲对皂苷的代谢

为了解植物化合防御物质皂苷对专食性天敌莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila的防御作用,测定莲草直胸跳甲2龄幼虫取食皂苷后的排泄和肠道变化,利用转录组测序筛选参与皂苷代谢的候选基因,并采用 RNA 干扰技术鉴定候选基因功能。结果发现,取食皂苷导致莲草直胸跳甲幼虫排泄量增加,肠道畸变,排泄量与取食皂苷浓度正相关。转录组测序发现,与对照相比,取食 100 mmol/L皂苷处理的莲草直胸跳甲幼虫肠道有496条差异表达基因,其中261个上调基因和235个下调基因。GO分类和KEGG分类分析发现糖苷水解酶家族1（glycoside hydrolase family1,GH1）基因集中在碳水化合物水解通路。利用RNA干扰技术鉴定发现,莲草直胸跳甲AghyGH1a基因沉默可导致幼虫取食皂苷后排泄量增加,肠道内容物颜色更暗沉。表明莲草直胸跳甲AghyGH1a参与皂苷代谢。     

喜旱莲子草天敌——莲草直胸跳甲引种方法介绍

本文论述了作为入侵杂草喜旱莲子草优势天敌——莲草直胸跳甲的长距离和短距离引种方法,对其三种虫态的引种方法分别做了介绍。成虫适宜长距离和短距离引种;幼虫和卵适合做短距离引种。这为成功防治恶性杂草喜旱莲子草提供了技术指导。     

光周期对莲草直胸跳甲生长发育和繁殖的影响

为明确莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila Selman et Vogt的生态适应性,提高其对恶性杂草喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides(Martius)的生物防治效率,研究了7组不同光周期对其生长发育和繁殖的影响。结果表明:不同光周期处理下,莲草直胸跳甲卵的孵化历期差异显著,在L∶D=12 h∶12 h时孵化历期最短,为4.33 d;其化蛹率无显著差异。相较于短光期,长光期条件更适合其幼虫生长发育。随着光照时数的增加,莲草直胸跳甲成虫寿命、产卵历期、雌虫产卵量呈明显单峰趋势,光周期为L∶D=12 h∶12 h时,成虫寿命和产卵历期最长,分别为41.8 d和34.0 d;光周期为L∶D=8 h∶16 h时,雌虫产卵量最高,为98.5块。不同光周期处理下其成虫后代的孵化率均高于85%,各处理间均无显著差异。在7组光周期处理下,莲草直胸跳甲均未出现生长与生殖停滞及大量死亡现象。生命表分析结果显示,光周期为L∶D=12 h∶12 h时,莲草直胸跳甲种群的净增殖率、平均世代周期及内禀增长率均最高,分别为386.88、45.36和0.13;而种群增殖时长最短,为5.27 d。表明光周期为L∶D=12 h∶12 h时最适合莲草直胸跳甲生长发育和繁殖。     

饥饿及取食不同植物后莲草直胸跳甲消化酶差异表达基因筛选

为探究莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila体内与寄主专一性相关的消化酶基因,利用前期构建的转录组数据库筛选差异表达的消化酶基因,采用实时荧光定量PCR检测饥饿及取食喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides、莲子草Al. sessilis、甜菜Beta vulgaris、莙荙B. v. var. cicla后莲草直胸跳甲成虫体内差异表达消化酶基因的表达量。结果显示,转录组分析共搜索到221个与消化相关的基因,主要编码脂肪酶和蛋白酶;进一步筛选到编码蛋白酶、脂肪酶和糖酶3大类的26个差异表达的消化酶基因。与取食寄主植物喜旱莲子草相比,取食不同非寄主植物和饥饿处理后莲草直胸跳甲成虫体内消化酶基因表达量发生显著变化。除β-半乳糖苷酶(β-galactosidase,β-Gal)基因外,取食不同植物及饥饿处理后莲草直胸跳甲成虫体内4个胰蛋白酶(trypsin,Try)、5个氨肽酶(aminopeptidase,Am)、8个脂肪酶(lipase,Lip)、5个β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase,β-Glu)和1个α-葡萄糖苷酶(α-glucosida...     

饥饿程度及取食不同植物对莲草直胸跳甲消化酶的影响

为明确莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila成虫消化酶的作用,分别采用3,5-二硝基水杨酸法、福林-酚法、碘-淀粉比色法测定其取食喜旱莲子草、莙荙及饥饿48 h后纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶的变化,以及饥饿不同时间对3种消化酶的影响。结果表明,取食不同植物后,莲草直胸跳甲成虫的纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶活力差异显著,其中取食莙荙后其体内纤维素酶(葡聚糖外切酶、葡聚糖内切酶、β-葡萄糖苷酶)和淀粉酶活力最高,分别为3.07、6.63、6.79、23.48 U/mg,是对照的1.21、3.18、2.43和1.34倍;取食喜旱莲子草后其蛋白酶活力最高,为25.09μg·mg~(-1)·min~(-1)。饥饿不同时间对莲草直胸跳甲成虫体内纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶活力有显著影响,随着饥饿时间的延长,纤维素酶、淀粉酶活力均逐渐降低,而蛋白酶活力呈先升高后降低的趋势,饥饿36 h对成虫蛋白酶活力的促进作用最强,为20.64μg·mg~(-1)·min~(-1),是对照的1.11倍;饥饿60 h后其蛋白酶活力最低,仅为10.17μg·mg~(-1)·min~(-1)。表明饥饿初期对莲草直胸跳甲成虫消化酶起促进作用;取食莙荙后可增强其体内淀粉酶、纤维素酶的分解作用,取食喜旱莲子草可增强其体内蛋白酶活力。     

异质生境对生防昆虫莲草直胸跳甲数量分布的影响

昆虫的种群动态和数量分布与环境因素密切相关。本研究通过在中国南方空心莲子草大规模入侵的区域分别设置水、陆样地,采用曲线回归和冗余分析等方法探讨了异质生境中空心莲子草形态特征、入侵群落植物多样性及无机环境对生防昆虫莲草直胸跳甲数量分布的影响。结果显示:水、陆两境中莲草直胸跳甲数量均随着空心莲子草株高增加而上升;莲草直胸跳甲数量随水生型空心莲子草分枝数及入侵盖度的增加而上升。莲草直胸跳甲数量与陆生群落植物物种多样性无显著相关性,但在水生环境中,莲草直胸跳甲数量随群落的Simpson、Shannon和Pielou指数上升而显著下降。水、陆两境中决定莲草直胸跳甲数量的主导性环境因子均为年均气温、纬度和海拔。研究结果可为入侵植物的生物防治及引进天敌提供参考。     

莲草直胸跳甲气味结合蛋白鉴定及其在触角中的表达分析

为阐明莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila对其寄主植物喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides的专一性识别过程中气味结合蛋白(odorant-binding protein,OBP)的作用,基于莲草直胸跳甲三代全长转录组测序结果筛选获得其所有OBP基因并进行生物信息学分析,以最大似然法构建莲草直胸跳甲OBP的系统进化树,并通过定量PCR分析这些OBP基因在其触角中的表达量。结果表明,全长转录组测序结果中共鉴定得到53个莲草直胸跳甲AhygOBP基因,所编码蛋白有36个属于Minus-C家族,11个属于Classic家族,5个属于Plus-C家族,1个属于Atypical家族。进化分析结果显示,大部分莲草直胸跳甲AhygOBP与其它目昆虫OBP为直系同源。莲草直胸跳甲AhygOBP基因在触角中的表达分析结果显示,将表达量最低的AhygOBP31作为基准1,表达量最高的依次为AhygOBP53、AhygOBP32、AhygOBP13、AhygOBP28、AhygOBP44、AhygOBP45、AhygOBP29、AhygOBP37、AhygOBP24,其中AhygOBP53的表达量是AhygOBP31的106 000倍。推测这些触角中高表达的AhygOBP可能在宿主植物识别中发挥重要作用。     

莲草直胸跳甲热激蛋白90基因的分子特征、表达模式及对温度胁迫的响应

莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila是世界性入侵杂草空心莲子草Alternanthera philoxeroides的专食性天敌,冬季低温和夏季高温会影响其种群数量从而降低防控效果。为进一步探讨莲草直胸跳甲对温度胁迫适应性的分子生态机制,本研究对其热激蛋白90(AhHSP90)进行了蛋白结构、磷酸化修饰及系统发育等生物信息学分析,并采用荧光定量PCR检测了AhHSP90基因的时空表达动态及不同温度胁迫后的表达。RT-qPCR结果显示,AhHSP90在莲草直胸跳甲整个生活史及雌成虫各组织中均有表达;高温(30、35和40℃)、低温(-5、0、5、10、15和20℃)胁迫2 h后,AhHSP90在高温40℃下表达显著升高,但在其他温度下无显著差异。根据对AhHSP90分子特征、表达模式以及对温度胁迫的响应等方面的综合分析,推测其可能在莲草直胸跳甲发育及抵抗高温过程中发挥着重要的作用。     

喜旱莲子草次生代谢物对莲草直胸跳甲谷胱甘肽S-转移酶和淀粉酶活性的影响

为明确喜旱莲子草的次生代谢物对其专食性天敌-莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila成虫解毒酶和消化酶的影响,利用不同浓度的橙花叔醇、齐墩果酸和甜菜碱浸叶处理喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides,连续饲喂莲草直胸跳甲1~3 d后,测定莲草直胸跳甲谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)和淀粉酶(AMS)的活性变化。结果表明,橙花叔醇、齐墩果酸和甜菜碱均能抑制莲草直胸跳甲的GSTs活性,0.1%橙花叔醇和20%甜菜碱处理24 h时的GSTs活性最低,分别为45.67 U/mg和53.95 U/mg,0.2%齐墩果处理72 h时的GSTs活性最低,为98.77 U/mg,且莲草直胸跳甲对橙花叔醇的刺激存在着一种适应机制;0.5%橙花叔醇和0.1%齐墩果酸处理24 h后的GSTs活性最高,分别为243.10 U/mg和250.22 U/mg,是对照的1.55倍和1.59倍,存在诱导激活现象。甜菜碱对莲草直胸跳甲的AMS活性有明显的抑制作用,20%甜菜碱处理72 h后AMS活性最低,为1.01 U/mg,是对照的55.92%。表明喜旱莲子草3种次生代谢物均能抑制谷胱甘肽S-转移酶活性,其中橙花叔醇和齐墩果酸对谷胱甘肽S-转移酶有诱导激活作用,而甜菜碱对淀粉酶抑制作用较强。     

华北大黑鳃金龟Holotrichia oblita中肠羧酸酯酶基因 HoCL1的克隆与序列分析

利用粉纹夜蛾(Trichoplusia ni)围食膜蛋白多克隆抗体,从已构建的华北大黑鳃金龟 Holotrichia oblita 中肠cDNA表达文库中筛选得到1个编码羧酸酯酶的cDNA克隆 HoCL1 ,其开放阅读框(ORF)长1 599 bp,编码532个氨基酸,推导的蛋白质分子质量为59.5 kDa,等电点(p I)为4.5。 HoCL1蛋白具有羧酸酯酶的保守结构域:1个二硫键形成的位点和1个丝氨酸活性中心,三联体催化活性中心位于Ser207、Asp333和His422上,不含有氮联糖基化位点和氧联糖基化位点,只含有3 个半胱氨酸残基。依据氨基酸序列同源性分析和保守结构域分析,HoCL1属于B类酯酶,与赤拟谷盗 Tribolium castaneum 羧酸酯酶相似性最高,为35.2%。通过与其他昆虫羧酸酯酶序列比对及构建系统发育树,发现HoCL1羧基端的氨基酸序列保守性低,但靠近N端的活性中心处的氨基酸序列则高度保守,可与赤拟谷盗、异色瓢虫 Harmonia axyridis 羧酸酯酶聚类在一起。羧酸酯酶 HoCL1 基因的克隆鉴定为进一步研究该基因在华北大黑鳃金龟体内的表达及功能奠定了基础。     

禾谷缢管蚜热激蛋白Hsp90基因的克隆和表达分析

为探讨高温驯化对禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi Hsp90基因表达量的影响,以及其在不同发育阶段的表达,通过RT-PCR与RACE技术克隆了热激蛋白Hsp90基因的全长,命名为Rp Hsp90,采用生物信息方法分析了其序列特征,利用实时荧光定量PCR技术研究了Rp Hsp90在禾谷缢管蚜不同发育阶段和驯化后热激处理的表达量变化。结果显示:禾谷缢管蚜Rp Hsp90的c DNA全长为2 644 bp,编码727个氨基酸,分子量为83.2 k D。推导的氨基酸序列具有Hsp90蛋白家族的5个签名序列及C末端细胞质特征序列EEVD。系统进化树结果显示,Rp Hsp90与其它昆虫Hsp90具有很高的相似性。实时荧光定量PCR结果表明,不同发育阶段Rp Hsp90均有表达,并且4龄若蚜期表达量最高,显著高于其它龄期;27℃热驯化后禾谷缢管蚜Rp Hsp90表达量和常温24℃处理试虫无显著差异;热激处理显著诱导Rp Hsp90的表达,39℃热激处理Rp Hsp90表达量显著高于40℃热激处理;热驯化种群经热激处理后表达量显著高于常温热激处理。表明Rp Hsp90在禾谷缢管蚜不同龄期差异表达,且在该虫对热胁迫的响应中具有重要作用。     

禾谷缢管蚜RpGST1基因的克隆、序列分析及原核表达

为揭示禾谷缢管蚜耐药性的分子机理,采用RT-PCR方法克隆了禾谷缢管蚜谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione S-transferases,GSTs)的cDNA序列,命名为RpGST1(GenBank登录号KP192850),并构建原核表达载体pET32-RpGST1,对RpGST1基因进行原核表达、SDS-PAGE和Western blotting检测。结果显示,禾谷缢管蚜RpGST1基因的编码区长651 bp,编码216个氨基酸,分子量约为24.06 kD,理论等电点为6.20;RpGST1基因在大肠杆菌中成功表达出一个分子量约为45 kD的融合蛋白,与预测的融合蛋白分子量大小一致。通过克隆RpGST1基因的cDNA序列并进行序列比对分析,表明构建了GST基因的原核表达载体并成功表达。     

禾谷缢管蚜水通道蛋白基因RpAQP1的克隆、分子特性和表达分析

为探究禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi (Linnaeus)水通道蛋白基因RpAQP1的序列特征及其在不同龄期的表达,利用RT-PCR和RACE技术克隆了RpAQP1基因的cDNA全序列,采用生物信息学软件分析了RpAQP1编码蛋白的特性,利用qRT-PCR分析了RpAQP1在不同龄期的表达量。结果显示:禾谷缢管蚜水通道蛋白基因RpAQP1的cDNA全长为1 216 bp,其750 bp的开放阅读框编码250个氨基酸,蛋白分子量为27.36 kD。RpAQP1属于水通道蛋白亚家族DRIP(果蝇内嵌蛋白Drosophila integral protein)的一员,具有6个跨膜区,2个保守的NPA结构单元和1个压缩区域Ar/R;qRT-PCR结果显示,RpAQP1在整个发育历期均有表达,其在2龄若蚜中表达水平最高,是成蚜表达量的1.432倍;在4龄若蚜中表达量最低,为成蚜表达量的0.444倍,显著低于其它龄期,而其余各龄期RpAQP1表达量无显著差异。