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。     

5-氨基乙酰丙酸对中华稻蝗（Oxya chinensis）的杀虫活性及对3种酶活性的影响

 【目的】研究5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid,ALA）对中华稻蝗（Oxya chinensis）的杀虫活性及对3种酶活性的影响。【方法】以中华稻蝗4龄若虫为试验材料,用不同剂量的ALA（A1：250 mmol•L-1;A2：450 mmol•L-1;A3：750 mmol•L-1;A4：1 000 mmol•L-1）处理中华稻蝗,观察其对中华稻蝗的毒性效应和对其体内乙酰胆碱酯酶（AChE）、谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）活性的影响。【结果】不同剂量ALA处理组中华稻蝗死亡率依处理剂量呈现上升趋势,高浓度处理组A3、A4的死亡率分别达到66.19%和80.21%;LD50值为3.61（3.29～3.93）mg•g-1虫重（95%置信范围）。生化研究结果显示,最高浓度A4处理组雌、雄虫体内AChE活性分别较对照组下降了51.53%和42.65%,差异显著（P＜0.05）;GPx活性分别较对照组下降了42.82%和43.85%,差异显著（P＜0.05）。同时,中华稻蝗GSTs活性随ALA处理剂量升高而增高,A4处理组雌、雄虫体内GSTs活性分别较对照组升高了171.05%及97.42%,差异显著（P＜0.05）。【结论】ALA对雌、雄中华稻蝗均有明显的毒性效应;ALA可引起AChE和GPx光失活,从而导致中华稻蝗神经传导受阻同时抵御氧化损伤的能力下降;高剂量ALA激活GSTs,可引发昆虫对光毒性物质的自身反馈抵御反应。     

飞蝗双链RNA降解酶的抗体制备及组织定位

【目的】双链RNA降解酶(dsRNA degrading enzyme, dsRNase)是制约RNA干扰(RNAi)技术在害虫防治中应用的关键因素之一。本研究旨在利用原核表达系统获得飞蝗LmdsRNase2和LmdsRNase3的特异抗原,进而制备抗体,对其进行组织定位和蛋白表达量检测,为进一步解析飞蝗中肠dsRNA降解酶基因的功能分化提供蛋白水平的证据。【方法】通过对LmdsRNase2和LmdsRNase3的氨基酸序列(GenBank:ARW74135.1和ARW74134.1)进行比对,分别选取特异的LmdsRNase2和LmdsRNase3抗原序列(R2'、R3')进行后续的研究。根据LmdsRNase2和LmdsRNase3的cDNA全长序列,设计包含酶切位点BamH I、Hind Ⅲ的引物,采用PCR技术扩增目标片段,双酶切后连接至pET-32a载体。将重组质粒转化至大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞中,加入IPTG至终浓度为0.5mmol·L~(-1),37℃下诱导4 h后提取蛋白,采用SDS-PAGE电泳方法检测蛋白表达。大量培养带重组质粒的大肠杆菌,诱导目的蛋白大量表达,用镍柱亲和层析法分离R2'和R3'蛋白,Bradford法检测蛋白浓度。经两次免疫新西兰大白兔后,最终获得LmdsRNase2和LmdsRNase3的多克隆抗体。利用ELISA法测定多克隆抗体的效价,通过Western blot检测抗体的特异性。提取飞蝗5龄第3天的中肠组织蛋白和中肠液,分别用LmdsRNase2和LmdsRNase3的抗体检测其表达量。最后制备飞蝗5龄第3天的中肠石蜡切片,通过免疫组化对LmdsRNase2和LmdsRNase3蛋白进行亚细胞定位。【结果】通过氨基酸序列比对发现,LmdsRNase2和LmdsRNase3具有37%的序列一致度,选取特异的序列R2'和R3'设计引物,分别包含157和153个氨基酸残基,理论分子量分别为17.0和16.8 kD。在IPTG浓度为0.5 mmol·L~(-1)条件下,37℃诱导4 h后,目的蛋白在包涵体中大量表达。扩大培养重组菌株后提取蛋白,用镍亲和层析柱分离得到纯度为85%的R2'蛋白,可直接用于免疫;而R3'蛋白的纯度低于85%,利用电泳切胶纯化后免疫新西兰大白兔,36 d后取抗血清进行检测,效价均达到1:102 400,表明抗体效果良好。用多克隆抗体杂交实验室保存的His-LmdsRNase2和His-LmdsRNase3融合蛋白,对抗体进行特异性检测,结果表明R2和R3的抗体分别特异性识别LmdsRNase2和LmdsRNase3,无交叉杂交现象,且条带与His抗体杂交到的条带大小一致。采用Western blot方法检测,发现LmdsRNase2蛋白在中肠组织中高表达,但在中肠液中未检测到可见表达,LmdsRNase3蛋白在中肠组织和中肠液中均未检测到表达。进一步采用免疫组化方法对两个蛋白进行组织定位,发现LmdsRNase2和LmdsRNase3均在中肠细胞质中表达,但LmdsRNae3的表达量较低。【结论】成功制备了特异性良好的飞蝗LmdsRNase2和LmdsRNase3抗体,Western blot和免疫组化分析表明LmdsRNase2在中肠细胞质中高表达,而LmdsRNase3的表达量很低。研究结果为飞蝗中肠两个dsRNA降解酶LmdsRNase2和LmdsRNase3的功能分化提供了蛋白水平的证据。     

东亚飞蝗几丁质酶家族基因的表达特性与功能研究

 【目的】研究东亚飞蝗几丁质酶家族基因的时空表达特性及其在蜕皮发育中的生物学功能,筛选在飞蝗发育过程中致死性的几丁质酶基因,为实现基于RNAi的飞蝗有效控制提供重要的基础数据。【方法】在东亚飞蝗EST数据库搜索几丁质酶基因片段,用生物信息学方法分析所获得的基因片段序列;以飞蝗不同龄期第4天若虫和5龄东亚飞蝗不同组织部位为材料提取RNA并反转录为cDNA,应用RT-PCR方法研究时空表达特性;选取在表皮高表达的几丁质酶基因LmCht6,采用RNA干扰方法研究其生物学功能。【结果】基于东亚飞蝗EST库搜索和进一步的序列分析,共获得7条几丁质酶基因片段;不同组织部位与不同龄期RT-PCR结果表明这7条几丁质酶基因的时空表达特性存在明显差异,其中LmCht6主要在表皮表达;LmCht6的RNA干扰试验表明：2龄飞蝗注射dsLmCht6后,其几丁质酶基因LmCht6表达量明显降低;飞蝗从2龄到3龄的龄期转化过程中,表现为发育延迟,新表皮与旧表皮无法完全分离,导致死亡率达到72.2%。【结论】东亚飞蝗拥有多个几丁质酶基因,它们的时空表达特性存在差异;LmCht6在飞蝗蜕皮过程中具有十分重要的生物学功能,该基因被沉默后飞蝗无法完成蜕皮而导致死亡。     

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。     

高原干旱河谷区核桃高接换优改造技术

核桃是九寨沟县的一项重要产业，但从品种到栽培技术都沿用传统模式，极大制约了产业的发展。从品种引进入手，通过不同嫁接方式对现有核桃连续3年进行改造，现将其要点总结，为产业发展提供指导。     

农杆菌介导创伤胚转化的应用

[目的]优化农杆菌介导创伤胚转化的方法,提高转化率,培育具有特定功能的转基因品种,改善作物的生存能力和生态环境适应力。[方法]参照农杆菌划胚介导植物萌发种子基因转化方法,以燕麦、玉米和高粱的萌发种子为试验材料,农杆菌菌株LBA4404(含质粒P3301ubi Ac)侵染转化燕麦、玉米和高粱的萌发种子,优化转化条件,探索燕麦、玉米和高粱遗传转化体系,探讨菌液浓度、种子萌发时间、超声波功率、乙酰丁香酮和草丁膦浓度对3种作物的影响并进行比较分析。[结果]农杆菌菌液浓度为0.6OD600≥0.4时转化效果最佳;第1次超声波功率为900 W,处理时间为10 min;第2次超声波功率为200 W,处理时间为4 min效果最佳。转化效率最高;添加乙酰丁香酮对燕麦、高粱和玉米的发芽有明显促进作用,但转化效果有明显区别;燕麦、玉米和高粱的转化植株对草丁膦的耐受性差异不大,与非转化植株相比,0.8 mg/L除草剂胁迫下燕麦、玉米和高粱种子萌发受到一定程度的抑制。用1 mg/L除草剂溶液对T0和T1代转化植株幼苗进行筛选,转化植株的存活率高于对照。[结论]经除草剂筛选和PCR对T0和T1代幼苗检测,初步证明获得了转化植株。     

中华稻蝗几丁质酶基因10（OcCht10）的分子特性及功能

【目的】获得中华稻蝗（Oxya chinensis）几丁质酶基因10（OcCht10）的cDNA序列,预测其功能域,并做聚类分析明确该基因的系统发育关系。绘制OcCht10在5龄若虫不同组织部位和发育时间的表达图谱,研究其在中华稻蝗蜕皮过程中的生物学功能,为害虫防治提供高效安全的候选基因。【方法】从中华稻蝗转录组数据库搜索OcCht10 cDNA片段,经过blast分析、比对、拼接后,翻译为氨基酸序列,预测其功能域,并与其他昆虫几丁质酶家族基因进行聚类分析,进一步确认该基因的系统发育关系并进行准确命名;选取中华稻蝗5龄第6天不同组织部位及5龄若虫不同天数表皮样本,总RNA提取后反转录为cDNA模板,采用Real-time quantitative PCR（qPCR）方法获得OcCht10在5龄稻蝗若虫不同组织部位和不同发育阶段的表达谱;设计OcCht10 dsRNA引物,用试剂盒体外合成dsOcCht10,采用注射法进行RNA干扰;取注射24 h稻蝗表皮样本,用qPCR方法检测OcCht10基因沉默效率;并仔细观察dsRNA注射后稻蝗表型,统计其死亡率。【结果】经对中华稻蝗转录组数据库的搜索,获得OcCht10 cDNA片段长度为9 318 bp,开放阅读框为8 613 bp,编码2 870个氨基酸;其3′非编码区为705 bp,推测OcCht10 5'端有500多碱基尚未获得;预测其氨基酸序列具有多个结构域,包含有5个几丁质酶催化域和6个几丁质结合域;与其他昆虫几丁质酶基因聚类分析结果显示OcCht10属于昆虫几丁质酶家族基因Ⅱ组,该组基因与昆虫蜕皮相关;5龄若虫组织特异性分析表明该基因主要在表皮、前肠和后肠等外胚层发育而成的组织器官中表达,提示OcCht10可能参与表皮几丁质代谢;发育时间表达图谱表明该基因在5龄第6-7天,即蜕皮前的表皮中高表达,表明OcCht10可能负责蜕皮时表皮几丁质降解;5龄若虫第2天注射该基因的dsRNA,24 h后取表皮检测其干扰效率,结果显示该基因被沉默70%;与注射dsGFP的对照组相比,注射dsOcCht10 5龄若虫表现为龄期延长,旧表皮无法开裂,蜕皮受阻,昆虫无法正常活动导致死亡,死亡率达到100%。【结论】获得OcCht10的部分cDNA序列,该基因在昆虫蜕皮前表皮中高表达;OcCht10参与中华稻蝗的蜕皮发育,注射dsOcCht10可有效沉默靶基因,并导致试虫无法完成正常蜕皮而死亡。     

昆虫几丁质代谢与植物保护

正几丁质是昆虫外骨骼和围食膜的重要组成成分,昆虫蜕皮和生长发育依赖于几丁质合成和降解的精细调控。几丁质代谢酶参与昆虫表皮和围食膜几丁质的形成,在昆虫蜕皮发育等生命活动中具有重要的生理功能,利用几丁质代谢酶的调控作用研发分子靶标,在植物保护领域具有潜在的应用价值。RNA干扰(RNAi)技术作为反向遗传学研究的有效工具,在昆虫基因功能研究方面发挥了重要作用,同时在害虫控制方面展示出广阔的应用前景~([1-4])。RNAi技术的发展也推动了昆虫几丁质代谢关键基因生物学功能的解析