梨小食心虫雄成虫、蛹和幼虫的转录组比较分析

为挖掘杀虫剂靶标及解毒代谢和抗药性相关基因，利用高通量测序技术对梨小食心虫Grapholita molesta雄成虫、蛹和幼虫进行转录组测序和数据组装，并对转录组数据进行功能注释和比较分析。结果表明，对梨小食心虫雄成虫、蛹和幼虫测序所得高质量reads组装得到195 473个转录本，含有158 206条unigene，其中有71 762条unigene在至少1个数据库中能获得功能注释，有8 186条unigene在所有数据库中均能获得注释，分别占unigene总数的45.36%和5.17%。在GO数据库中共有45 810条unigene的注释划分到56个不同功能区中，鉴定到240个与解毒代谢相关的基因，包括61个羧酸酯酶（carboxylesterases，CarE）基因、38个谷胱甘肽-S-转移酶（glutathione S-transferase，GST）基因、92个细胞色素P450酶基因和49个ABC转运蛋白基因。雄成虫和蛹之间共注释到262个代谢通路，包括42 143个基因，其中差异表达基因有1 561个；蛹和4龄幼虫之间共注释到232个代谢通路，包括39 127个基因，其中差异表达基因有1 095个；雄成虫和4龄幼虫之间共注释到235个代谢通路，包括41 436个基因，其中差异表达基因有1 582个。选择ABC转运蛋白基因进行深入分析，可划分为8个亚家族；对6个ABC转运蛋白基因进行实时荧光定量PCR验证，显示其表达情况与转录组分析结果基本一致，表明转录组分析结果可靠。     

基于转录组测序解析草地贪夜蛾对溴氰虫酰胺的解毒代谢分子机制

为阐明草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda对溴氰虫酰胺的解毒代谢分子机制,通过LC₅₀的溴氰虫酰胺诱导草地贪夜蛾3龄幼虫后,利用酶活测定和转录组测序鉴定解毒代谢相关基因,并采用实时荧光定量PCR技术对细胞色素P450单加氧酶(cytochrome P450 monooxygenase,P450)基因进行验证分析。结果表明,经LC₅₀的溴氰虫酰胺处理后,草地贪夜蛾3龄幼虫体内3种解毒代谢酶活性较对照均有所升高,但仅P450活性较对照显著升高,而谷胱甘肽S-转移酶和羧酸酯酶与对照无显著差异。经LC₅₀的溴氰虫酰胺处理后草地贪夜蛾3龄幼虫转录组中共筛选到1 408个差异表达基因,其中上调表达的基因有935个,下调表达的基因有473个。药物代谢-细胞色素P450通路、药物代谢-其他酶通路及细胞色素P450对异生物质的代谢通路中有超过20个基因存在差异表达。在草地贪夜蛾转录组中筛选鉴定到121个P450基因,其中,属于CYP2、CYP3、CYP4以及Mito家簇的基因分别有9、45、58和9个,而经LC_5...     

联苯肼酯亚致死质量浓度对二斑叶螨Tetranychus urticae解毒酶系的影响

为明确联苯肼酯对二斑叶螨Tetranychus urticae体内解毒酶系的影响,采用叶片浸渍法测定联苯肼酯对二斑叶螨的亚致死质量浓度LC₁₀和LC₃₀,用这2种浓度分别处理二斑叶螨,并测定60 h内二斑叶螨体内谷胱甘肽S-转移酶（glutathione S-transferase,GST）、羧酸酯酶（carboxylesterase,CarE）和多功能氧化酶（multifunctional oxidase,MFO）的比活力,以及米氏常数K_m及最大反应速率v_max的变化。结果显示,经LC₁₀和LC₃₀剂量处理二斑叶螨后,其体内CarE、GST和MFO的活性在6~60 h均受到明显诱导。其中,GST和MFO的比活力在12 h最大,分别为对照的1.25倍、1.60倍和1.63倍、1.84倍,CarE的比活力在48 h最大,为对照的1.27倍和1.37倍;与对照组相比,CarE的K_m显著减小,v_max显著升高,而GST和MFO的K_m显著增大,v_max显著减小。表明3种酶均参与了二斑叶螨对联苯肼酯的解毒代谢,其中CarE与底物的亲和力最大,反应速率最快,其对联苯肼酯的解毒代谢起主导作用。     

氯虫苯甲酰胺和氟虫腈对黏虫细胞色素P450基因表达的影响

为筛选出黏虫Mythimna separata参与杀虫剂解毒代谢的主效细胞色素P450基因,采用叶片浸渍法测定了用于处理黏虫3龄幼虫的亚致死浓度,通过构建转录组测序文库并结合数字基因表达(digital gene expression,DGE)对不同处理的黏虫进行测序,并运用实时荧光定量PCR(realtime quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)技术验证12个P450基因的表达情况。结果表明,用于处理黏虫的氯虫苯甲酰胺和氟虫腈亚致死浓度LC_(10)分别为0.15、13.66 mg/L;对照样品、氟虫腈处理样品和氯虫苯甲酰胺处理样品分别获得59 521 504、64 838 148和41 722 990个原始序列数据,分别获得57 441 216、62 368 912和40 285 164个过滤后的序列数据;过滤后的序列长度分别为8.62、9.36和6.04 G;碱基错误率均为0.02%;Phred数值大于20、30的碱基占总碱基的百分比均高于90.59%;鸟嘌呤+胞嘧啶(guanine cytosine,GC)含量分别为47.16%、48.94%和47.55%,表明转录组测序质量较高;黏虫受氯虫苯甲酰胺胁迫后,29个P450基因表达量上调,27个P450基因表达量下调;黏虫受氟虫腈胁迫后,23个P450基因表达量上调,26个P450基因表达量下调;12个P450基因表达量的RT-qPCR技术检测结果与DGE测序文库显示的结果基本一致。     

基于转录组测序技术分析吡虫啉或氟啶虫胺腈对麦二叉蚜细胞色素P450基因表达的影响

为了筛选出麦二叉蚜Schizaphis graminum 参与吡虫啉或氟啶虫胺腈代谢调节的细胞色素P450(P450) 基因,采用浸渍法,用吡虫啉或氟啶虫胺腈处理麦二叉蚜24 h后,通过构建转录组测序文库,并进行RNA-seq测序,筛选出差异性表达的P450基因,并进行实时荧光定量PCR(qPCR) 验证。结果表明:用吡虫啉处理麦二叉蚜后,有19个P450基因上调表达,15个P450基因下调表达;用氟啶虫胺腈处理麦二叉蚜后,有18个P450基因上调表达,15个P450基因下调表达。运用qPCR验证了吡虫啉对12个P450基因的诱导表达,其结果与DGE测序文库显示的结果基本一致。这些结果可为深入研究麦二叉蚜P450对蚍虫啉和氟啶虫胺腈的解毒代谢作用提供依据。     

苹果蠹蛾对高效氯氟氰菊酯的抗性现状、机制及治理策略

苹果蠹蛾Cydia pomonella属鳞翅目卷蛾科,是全球仁果类水果种植地区最重要的果树害虫之一,也是我国重大农业入侵物种,对全球水果生产造成严重威胁。当前主要采用高效氯氟氯氰菊酯等杀虫剂对苹果蠹蛾进行防治,杀虫剂的频繁使用导致其对高效氯氟氰菊酯产生了抗性。针对苹果蠹蛾对高效氯氟氰菊酯的抗性问题,该文综述了全球苹果蠹蛾种群对高效氯氟氰菊酯的抗性现状,指出由编码细胞色素P450（cytochrome P450,P450）、羧酸酯酶（carboxylesterase,CarE）和谷胱甘肽S-转移酶（glutathione S-transferase,GST）的解毒酶基因过表达导致代谢能力增强是其最普遍的抗性机制,提出合理的抗性治理策略,并对苹果蠹蛾的绿色防控进行展望。     

广聚萤叶甲雄虫生殖系统特异性精液蛋白基因的筛选及表达分析

为明确广聚萤叶甲Ophraella communa雄虫精液蛋白基因在性别间的表达差异并筛选出在雄虫生殖系统特异性表达的基因,从转录组及蛋白组数据库选取13个精液蛋白基因,采用实时荧光定量PCR技术检测其在广聚萤叶甲不同性别、组织及发育阶段的表达特征。结果显示,在广聚萤叶甲雄虫13个精液蛋白基因中,有9个精液蛋白的mRNA表达水平在雄虫中更高,有5个精液蛋白基因具有专一的雄虫生殖系统特异性,分别为PGK、sucA、ENO、SDH和PLA2b基因,在雄虫生殖系统中的表达量分别较其在头部的表达量高273.01倍、401.48倍、11.21倍、64.27倍和1.86倍。PGK、sucA和ENO基因均在广聚萤叶甲老熟蛹期急剧上调表达,在性成熟成虫中的表达量最高,分别是卵期表达量的43.48倍、31.03倍和11.89倍,三者具有明显的组织和发育阶段时空特异性,推测PGK、sucA和ENO基因参与广聚萤叶甲雄虫生殖的可能性较其余基因更高。     

黏虫CYP9A134基因的克隆及其解毒功能

昆虫体内的细胞色素P450酶系统在昆虫解毒过程中发挥着重要作用。本次试验通过转录组测序获得一条新的黏虫P450基因,经国际委员会命名为CYP9A134（登录号为MT990973）。该序列全长为1801 bp,开放序列长度为1596 bp,编码531个氨基酸,分子质量为61.42 kDa,等电点为4.90。在黏虫幼虫阶段用2.5%高效氯氟氰菊酯和20%氯虫苯甲酰胺诱导时该基因表达量会有不同程度上升,最高的可分别达对照组的2.6倍和6.5倍。RNA干扰后,该基因表达量最低下降了70%,以上2种杀虫剂LD30杀虫效果分别提高了13%和25%;在黏虫成虫阶段用20%氯虫苯甲酰胺LD30诱导时,该基因表达量最高可达7.8倍。RNA干扰后,该基因表达量最低下降了61%,LD30剂量的氯虫苯甲酰胺杀虫效果提高26%。结果表明,该基因可能在杀虫剂诱导的解毒代谢过程中发挥重要作用。     

异色瓢虫与七星瓢虫细胞色素P450、抗菌肽和溶菌酶基因的鉴定及表达分析

为探究异色瓢虫Harmonia axyridis环境竞争力的来源,以七星瓢虫Coccinella septempunctata为对照,采用同源比对法对两者细胞色素P450（cytochrome P450,CYP450）、抗菌肽和溶菌酶基因进行鉴定,并对差异表达基因进行分析和荧光定量PCR验证。结果显示,在异色瓢虫中共发现89个CYP450基因、25个抗菌肽基因和18个溶菌酶基因;在七星瓢虫中共发现127个CYP450基因、17个抗菌肽基因和9个溶菌酶基因。异色瓢虫编码抗菌肽和溶菌酶的基因较七星瓢虫存在明显的扩增,而CYP450基因的扩增少于七星瓢虫,表明抗菌肽家族在异色瓢虫环境竞争过程中有着更重要的作用;通过转录组的差异表达分析以及荧光定量PCR验证,发现大部分抗菌肽和溶菌酶基因在脂肪体中高表达,据此推测脂肪体为2种瓢虫抗菌肽等免疫因子的主要合成场所。     

紫茎泽兰CYP75基因cDNA片段的克隆与鉴定

根据菊科植物P450基因CYP75 B5(GenEMBL AF313489)和C YP75 B6(GenEMBL AF313488)核酸序列同源区设计引物,用RT-PCR方法从紫茎泽兰植株中获得一大小为378bp的细胞色素P450基因片段。经克隆、测序及氨基酸序列同源性比较,发现由该片段推导出的氨基酸序列与C YP75 B5和C YP75 B6的氨基酸序列分别具有79.5%和85.6%的同源性,与C YP76 B1、C YP81 B1 v1、C YP81 E1 v2同源性分别为40.8%、35.2%、35.0%,与C YP73 A家族的同源性在28.9%～31.4%;所绘制的系谱树与同源性分析结果一致。因此,初步确定该序列为C YP75家族中某一成员的结构基因片段。     

四种P450基因调控小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的抗性

为研究CYP6家族P450基因在小菜蛾Plutella xylostella代谢氯虫苯甲酰胺中的作用,利用浸叶法测定不同小菜蛾种群3龄幼虫对氯虫苯甲酰的抗性水平,采用实时荧光定量PCR(quantitative realtime PCR,q RT-PCR)方法分析CYP1v3、CYP1v4、CYP6B6和CYP6f这4种P450基因在小菜蛾不同抗性种群体内的表达差异及杀虫剂的短期诱导效应,并通过RNA干扰技术沉默4种P450基因后分析小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的敏感性。结果显示,4种P450基因在中等抗性水平小菜蛾种群体内高表达;氯虫苯甲酰胺处理可诱导4种基因显著上调表达。分别沉默4种P450基因后,处理组小菜蛾的P450酶活力显著下降37.60%～54.82%,且处理组小菜蛾的死亡率显著高于对照组;同时沉默4种基因处理组的小菜蛾P450酶活力显著低于其他各处理组。表明4种P450基因可能同时参于小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的代谢。     

Cloning and expression of an atrazine inducible cytochrome P450, CYP4G33, from Chironomus tentans (Diptera: Chironomidae)

Previous studies performed in our laboratory have measured the effect of atrazine exposure on cytochrome P450-dependent monooxygenase activity and have found increased activity in midge larvae (Chironomus tentans) as a result of atrazine exposure (1-10 ppm). Here we report the cloning and expression of a specific C. tentans CYP4 gene that is responsive to atrazine induction with an open reading frame of 1678 bp which encodes a putative protein of 559 amino acid residues. Alignments of deduced amino acid sequences with other insect P450 genes and phylogenetic analysis indicated a high degree of similarity to other insect CYP4 genes. Northern blotting analysis employing a fragment of 1200 bp from the CYP4 gene as a probe indicated that the CYP4 gene was expressed in all developmental stages, but was expressed at highest levels in late instar larvae. Additionally, over-expression of CYP4 in C. tentans exposed to atrazine (10 mg/l) confirms the ability of atrazine to induce specific P450 genes and provides insight into potential consequences of atrazine exposure in aquatic organisms.     

Influence of rice development on the function of bacterial blight resistance genes

Disease resistance genes most commonly used in breeding programs are single, dominant genes with relative effectiveness that is sometimes influenced by plant developmental stage. Knowing the developmental stages at which a resistance gene is functional is important for disease management. In rice, resistance at the seedling stage is crucial, because wounding during transplanting increases the potential for bacterial blight disease, and not all bacterial blight resistance genes are effective at the seedling stage. Effectiveness of the bacterial blight resistance genes Xa4, xa5, and Xa7, all in a common genetic background, was evaluated at different developmental stages by measuring lesion length and bacterial numbers after inoculation with the bacterial pathogen, Xanthomonas oryzae pv. oryzae. The Xa4 and xa5 genes controlled disease at all growth stages. In contrast, Xa7 was not fully functional in very young seedlings, but was completely effective by 21 days after sowing (das). The effects of plant developmental stage on interactions of the Xa7 gene with X. oryzae pv. oryzae strains carrying different mutant avrXa7 alleles were also tested. If a partial or fully functional avrXa7 allele was present, Xa7 resistance was effective at all growth stages tested after the transplant stage (>21 das).     

虫尸表面罗伯茨绿僵菌产孢、致病力及其相关基因的表达特征

为明确绿僵菌在其致死害虫表面生长发育和致病力等相关分子机制,通过显微观察大蜡螟Galleria mellonella虫尸表面罗伯茨绿僵菌Metarhizium robertsii生长和产孢特性,并测定其致病力,分别对虫尸表面和PDA培养基上罗伯茨绿僵菌的菌丝生长阶段和大量产孢阶段进行高通量测序,对虫尸表面罗伯茨绿僵菌产孢及致病力通路相关基因进行系统分析,并采用荧光定量PCR技术对高通量测序结果进行验证。结果表明,PDA培养基上培养5 d后,罗伯茨绿僵菌开始大量产孢,培养14 d时产孢量最高,为4.6×10~7个/cm~2,大蜡螟幼虫注射罗伯茨绿僵菌4 d后,其体表出现菌丝,5.5 d后虫尸表面罗伯茨绿僵菌大量产孢,9 d后产孢量最高,为2.6×10~8个/cm~2。与PDA培养基上罗伯茨绿僵菌对大蜡螟幼虫的半致死时间(7.09 d和4.66 d)相比,体壁侵染法和显微注射法侵染的虫尸表面罗伯茨绿僵菌对大蜡螟幼虫的半致死时间(6.33 d和4.49 d)分别显著缩短和无显著变化。高通量测序结果显示,在菌丝生长阶段和大量产孢时期,虫尸表面罗伯茨绿僵菌中共有810个基因上调表达,452个基因...     

亚致死剂量氟啶虫胺腈对灰飞虱细胞色素P450的影响

为明确氟啶虫胺腈对灰飞虱Laodelphax striatellus细胞色素P450的影响,评估其抗药性风险,采用点滴法、酶活力分析法和实时荧光定量PCR法分别测定了氟啶虫胺腈对灰飞虱的毒性及对其细胞色素P450酶活力和P450基因表达量的影响。结果表明,氟啶虫胺腈对灰飞虱的致死中量LD_(50)随着虫龄的增加而升高,1~5龄若虫的LD_(50)为0.10~0.94 ng/头,雌、雄成虫的LD_(50)分别为1.09 ng/头和1.07 ng/头。氟啶虫胺腈对4龄若虫的亚致死剂量LD_(10)、LD_(30)和LD_(50)分别为0.17、0.41、0.76 ng/头,处理灰飞虱4龄若虫后可将其体内P450酶活力分别显著提高1.60、1.97和1.22倍;而各处理响应的P450基因的种类和数量不同,但相对表达量均受到诱导;CYP4DE1、CYP426A1、CYP303A1、CYP4C、CYP6FK1和CYP4C71v2的相对表达量表现出时间效应,表达量高峰在处理后24 h或48 h。表明不同亚致死剂量的氟啶虫胺腈在特定时间点可提高相应的细胞色素P450基因表达量,从而使酶蛋白量增加,可能导致灰飞虱体内细胞色素P450酶活力上升。     

草地贪夜蛾Bt抗性相关lncRNA的预测及分析

为明确长链非编码RNA（long non-coding RNA,lncRNA）在草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda对Bt产生抗性中的作用,采用生物信息学预测草地贪夜蛾的lncRNA基因,并对其进行特征分析、差异表达分析、靶标基因预测以及功能富集分析。结果显示,草地贪夜蛾46个RNA-Seq数据中共有2 033个lncRNA基因,对应2 034条lncRNA转录本;与蛋白质编码基因相比,草地贪夜蛾lncRNA的外显子数量更少,转录本长度更短。草地贪夜蛾Bt抗性品系和敏感品系之间共有266个差异表达的lncRNA,其中128个上调表达,138个下调表达;在lncRNA靶标中,顺式调控和反式调控的靶标基因分别为2 129个和1 955个;靶标基因分子功能主要集中于有毒物质结合、水解酶和丝氨酸类蛋白活性等。10个差异表达的lncRNA靶向碱性磷酸酶、氨肽酶N、ABC转运蛋白、丝裂原活化蛋白激酶以及钙黏蛋白等抗性相关基因,表明lncRNA可能参与了草地贪夜蛾对Bt抗性的形成。