摘要: 昆虫作为地球上多样性最为丰富的动物类群，与人类生产、生活活动密切相关，昆虫学研究具有重要的理论意义和实践价值。近十年来，新方法和新技术的快速发展极大地推动了昆虫学研究。本文全面概述了国内外新方法和新技术在昆虫学形态鉴定、分子机制及害虫防治等领域的应用；从显微计算机断层扫描技术、RNA干扰、基因编辑、人工智能驱动的智能识别、纳米技术、昆虫-微生物共生调控及嗅觉行为调控7个方面归纳介绍了本专辑论文的主要内容；最后，提出了这些技术大规模应用与可持续发展所面临的诸多挑战，展望了其未来发展趋势。

摘要: 【目的】本研究旨在考察ZnFe₂O₄纳米颗粒对烟碱型乙酰胆碱受体突变型（Rye）黑腹果蝇Drosophila melanogaster寿命和发育的影响。【方法】针对Rye黑腹果蝇设置了3组ZnFe₂O₄纳米颗粒暴露处理（分别含200, 400和600μg/mL ZnFe₂O₄）,并监测其成虫寿命，同时收集产生的F₁代记录其发育情况，检测亲代Rye果蝇成虫的氧化应激水平。【结果】ZnFe₂O₄纳米颗粒暴露后黑腹果蝇亲代成虫寿命缩短，F₁代化蛹进程加快、羽化的成虫数减少、雌雄比例上升。与无ZnFe₂O₄的对照组相比，400和600μg/mL ZnFe₂O₄纳米颗粒暴露下，雌成虫寿命分别缩短了9%和24%,雄成虫寿命分别缩短了7%和31%; F₁代在暴露于200-600μg/mL ZnFe₂O₄纳米颗粒时前3 d化蛹率提升了34%～109%;暴露于400和600μg/mL ZnFe₂O₄纳米颗粒后羽化的雌成虫数分别减少了33%和53%,羽化的雄成虫数分别减少了21%和59%,雌雄性别比分别上升40%和71%。对亲代Rye黑腹果蝇的氧化应激水平分析结果显示，200-600μg/mL ZnFe₂O₄纳米颗粒暴露引起氧化损伤，显著提高雌雄成虫体内抗氧化酶包括过氧化氢酶（catalase, CAT）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）活性，引起雌雄成虫体内总抗氧化能力（total antioxidant capacity, T-AOC）显著增强，并造成雄成虫体内活性氧（reactive oxygen species, ROS）显著积累。【结论】200-600μg/mL ZnFe₂O₄纳米颗粒暴露可引发Rye黑腹果蝇产生氧化应激响应，缩短成虫寿命，减少后代数量，造成氧化损伤，同时发现ZnFe₂O₄纳米颗粒暴露对Rye黑腹果蝇雄成虫的影响更为显著。本研究丰富了对昆虫响应锌铁氧体纳米材料暴露的机制的认识，为合理评估锌铁氧体纳米材料对昆虫的影响提供了参考。

摘要: 【目的】评估纳米载体递送系统介导豌豆蚜Acyrthosiphon pisum基因的RNA干涉条件。【方法】选择豌豆蚜表皮发育相关基因几丁质合成酶2（chitin synthase 2, CHS2）基因，代谢相关酶液泡型H⁺-ATP酶AC39（vacuolar H⁺ ATPase AC39,VhaAC39）基因、水通道蛋白（water-specific aquaporin, Wsa）基因和N6-甲基腺苷（N6 methyladenosine, m6A）修饰关键酶甲基转移酶样蛋白14（methyltransferase-like protein 14,METTL14）基因作为研究对象，通过纳米载体递送系统在豌豆蚜4龄若蚜中分别注射上述4个基因不同浓度（10～5 000 ng/μL, 5～250 ng/头）的dsRNA,注射后48 h时利用qRT-PCR检测这上述4个基因的表达量，筛选dsRNA最适浓度；将这4个基因的dsRNA以最适浓度通过纳米载体递送系统注射豌豆蚜4龄若蚜后12, 24, 36, 48, 60和72 h时qRT-PCR检测这4个基因的表达量，筛选纳米载体递送系统介导RNA干涉的最佳时间。【结果】与注射dsEGFP的对照组相比，豌豆蚜4龄若蚜注射50 ng/μL（25 ng/头） dsCHS2后48 h时，CHS2表达量显著下降47.5%;豌豆蚜4龄若蚜注射50～200 ng/μL（25～100 ng/头） dsMETTL14后48 h时METTL14的表达量显著下降，呈剂量依赖效应；豌豆蚜4龄若蚜注射50 ng/μL（25 ng/头）dsVhaAC39后48 h时VhaAC39表达量显著下降53.4%,而注射dsWsa后48 h时Wsa的表达量没有显著变化。与注射dsEGFP的对照组相比，CHS2,METTL14和VhaAC39表达量均在注射靶基因dsRNA后48 h时下降最显著，Wsa在注射dsWsa后60 h时下降最显著。【结论】对豌豆蚜使用纳米载体介导的RNA干涉的dsRNA的最佳浓度约为50 ng/μL （25 ng/头）,干涉效果较好的时间段为处理后48-60 h时，该研究为使用纳米递送系统实现蚜虫RNA干涉提供了参考。

摘要: 【目的】提供一种用于提高橘小实蝇Bactrocera dorsalis中的RNA干扰(RNA interference, RNAi)效率和双链RNA(double-stranded RNA, dsRNA)稳定性的纳米复合物及其制备方法与应用手段。【方法】采用琼脂糖凝胶阻滞实验(agarose gel shifting test)检测橘小实蝇成虫血淋巴对dseGFP的降解能力，星形阳离子聚合物(star polycation, SPc)与dseGFP结合的最佳质量比，以及SPc对dseGFP的保护作用。通过向橘小实蝇成虫腹部注射常用于dsRNA递送体系的表面活性剂烷基糖苷(alkyl polyglucoside, APG),计算死亡率，评估其毒性。在体外合成的dshsp68与纳米载体SPc混合后，用显微注射的方法将纳米复合物注射入橘小实蝇成虫的腹部，运用RT-qPCR检测RNAi效率。【结果】琼脂糖凝胶电泳结果显示橘小实蝇血淋巴能迅速降解dseGFP,当SPc与dseGFP的质量比大于或等于1∶1时能自发形成SPc/dseGFP纳米复合物，减缓橘小实蝇血淋巴对dseGFP的降解。表面活性剂APG对橘小实蝇成虫毒性较强，注射APG后48 h时橘小实蝇的平均死亡率为78.33%,不适宜作为注射法的助剂。单独注射dshsp68后48 h时的RNAi效率为49.53%,在72 h时失去RNAi效果，而注射SPc/dshsp68纳米复合物的RNAi效率更高，48 h时达到了85.99%,且在72 h时的RNAi效率为40.87%,具有更长的RNAi持效时间。【结论】SPc可以结合dsRNA形成复合物，减缓dsRNA被橘小实蝇血淋巴RNase的降解，从而实现持续高效的RNAi敲降效果。本研究建立了一种通过纳米载体SPc实现高效RNAi的方法，可以用于橘小实蝇基因功能研究。

摘要: 【目的】显微计算机断层扫描技术(micro-computed tomography, Micro-CT)是一种针对小型样品的高分辨率3D成像技术，在生物学研究中展现出惊人的潜力，尤其是小型昆虫的细微结构和功能解析方面。然而，该技术在昆虫学研究中尚未得到广泛应用。本研究从不同角度展现了Micro-CT在寄生蜂生物学研究中的应用价值，填补该领域在国内的研究空白。【方法】采用Micro-CT,针对6种不同情况下的寄生蜂样品在各种设置下进行扫描观察与分析。利用液氮瞬时冷冻正在寄生茶翅蝽Halyomorpha halys卵的茶翅蝽沟卵蜂Trissolcus japonicus成蜂，并对瞬时冷冻样品进行扫描，观察茶翅蝽沟卵蜂产卵器刺入茶翅蜂卵壳的位置。将3日龄日本平腹小蜂Anastatus japonicus雌成蜂脱水、固定后进行扫描，解析其腹部生殖系统和消化系统的结构。将茶翅蝽卵内发育18, 37, 54, 80和168 h的黄足沟卵蜂Trissolcus cultratus胚胎置于-80℃超低温冰箱中冷冻2 min后进行扫描，监测其在寄主内的不同发育时间的形态特征。随机选取已被螟黄赤眼蜂Trichogramma chilonis寄生且在室温下发育5 d的柞蚕Antherea pernyi卵，置于-20℃冰箱中6个月后进行扫描。扫描在茶翅蝽卵内发育7 d的黄足卵跳小蜂Ooencyrtus utetheisae,检测其中聚寄生蜂的数量及存活情况。随机选取8粒在茶翅蝽卵内发育至成虫的茶翅蝽沟卵蜂进行扫描鉴定性别。【结果】在寄主卵壳截面观察到茶翅蝽沟卵蜂穿刺茶翅蝽卵90 s时成蜂产卵器只穿过茶翅蜂卵壳最外层，尚未穿透卵壳内层。日本平腹小蜂的外生殖器位于腹部最下方，由产卵器、内瓣和外瓣构成，上瓣膜被几丁质隔膜分割；其消化系统主要包括嗉囊、前胃、中肠、马氏管、回肠、直肠、肛门，消化道呈现球状或袋状。黄足沟卵蜂在茶翅蝽卵内发育18 h后仍处于卵期；37 h后发育为幼虫；持续到54 h仍为幼虫，此时寄生蜂体积占寄主卵总体积的9.32%;在80 h时，黄足沟卵蜂发育至预蛹期，寄生蜂体积占寄主卵总体积的73.76%;经过168 h的发育，黄足沟卵蜂进入蛹期，此时其总体积占寄主总体积的百分比缩小至58.64%。黄足卵跳小蜂在茶翅蝽卵内发育7 d后处于预蛹阶段，单粒寄主卵含有5头蜂，处于存活状态。扫描被螟黄赤眼蜂寄生的柞蚕卵发现寄主卵中含有31头已发育至蛹期的螟黄赤眼蜂，且均已死亡多日。通过Micro-CT可清晰辨别茶翅蝽沟卵蜂成蜂触角为膝状，雌成蜂触角鞭节末端5节均膨大，而雄成蜂的触角鞭节无膨大特征。【结论】Micro-CT具有极高的分辨率和成像对比度，本研究从多个角度证实了该技术在寄生蜂研究中的可行性和实用性，为研究昆虫形态学和生物学特性提供了新的技术支撑。

摘要: RNA干扰(RNA interference, RNAi)由于其高度保守、特异性强、操作简单和沉默高效等优点，已广泛应用于昆虫的基因功能研究和选择性控制农业害虫的新生物策略开发中。但是RNAi在害虫防治的实际应用中也面临了挑战，其中RNAi效率是最主要的制约因素。本综述对RNAi分子机制的3个主要通路、核酸酶对双链RNA(double-stranded RNA, dsRNA)稳定性和RNAi效率的影响以及利用纳米颗粒材料包裹与递送dsRNA的研究进展进行了归纳与探讨，对通过抑制昆虫体内核酸酶活性并结合目标基因的dsRNA来进一步提高RNAi效率进行了展望，以期为基于纳米颗粒的害虫生物防治和绿色杀虫剂开发提供参考。dsRNA的稳定性是限制昆虫中RNAi效率的主要因素之一，将dsRNA与不同纳米颗粒结合形成聚合物，可增加dsRNA在昆虫体内的稳定性，提高RNAi效率。在RNAi应用中，不同纳米颗粒为RNAi提供了多种dsRNA递送方式。纳米颗粒以其安全、低毒、成本低廉、生物相容性好和RNAi效率高等优点，已经成为国内外研究的热点，被越来越多地应用于昆虫的RNAi研究中，在害虫防治与绿色杀虫剂开发中展现出巨大的潜力和价值。今后，应加强纳米材料功能化设计、低成本生产工艺研发及生态风险评估体系构建，以推动RNAi技术在农业中的实际应用与可持续发展。

摘要: 【目的】检验现有的无菌和悉菌黑腹果蝇Drosophila melanogaster操作技术在昆虫中应用的广普性，并通过此技术解析共生菌对黑腹果蝇和黑水虻Hermetia illucens生长发育的促进作用。【方法】利用Walch-次氯酸-乙醇改进型无菌操作技术，用黑水虻、亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis和东方粘虫Mythimna separata卵进行可行性验证，并优化黑水虻无菌操作技术；使用LB固体培养基分离黑腹果蝇肠道细菌；利用16S rRNA基因测序鉴定黑腹果蝇肠道细菌；体内定殖和世代传递实验验证黑腹果蝇肠道细菌与黑腹果蝇的共生关系；建立悉生黑腹果蝇和黑水虻模型，记录黑腹果蝇的发育历期和生长速率来验证黑腹果蝇肠道细菌对黑腹果蝇和黑水虻生长的促进作用；利用qRT-PCR检测黑腹果蝇2和3龄幼虫体内蜕皮激素信号通路相关基因(PTTH和E74B)的表达量。【结果】与传统的无菌操作技术比较，改进型无菌操作技术提高了建立无菌昆虫的效率；通过改变次氯酸处理时间优化无菌黑水虻操作技术，可将该方法推广到卵粘性低和卵壳较厚的昆虫中。从黑腹果蝇肠道中分离出的细菌经鉴定为拉恩氏布鲁奇菌Rahnella bruchi,该细菌能在黑腹果蝇肠道内稳定定殖，并能在世代间垂直传递。拉恩氏布鲁奇菌显著缩短黑腹果蝇的发育历期，提高黑腹果蝇羽化率和生长速率。肠道共生菌拉恩氏布鲁奇菌能显著缩短黑水虻的发育历期。在分子水平上，拉恩氏布鲁奇菌能显著提高黑腹果蝇2和3龄幼虫体内PTTH和E74B的表达量。【结论】优化后的无菌操作技术对卵壳较厚、卵粘性低的昆虫效果相对较好。拉恩氏布鲁奇菌是黑腹果蝇的有益共生菌，可以因果性地促进黑腹果蝇生长和发育。拉恩氏布鲁奇菌能够促进黑水虻的生长发育。

摘要: 【目的】本研究旨在利用重组酶聚合酶等温扩增(recombinase polymerase amplification, RPA)-CRISPR/Cas12a技术建立一套对杰克贝尔氏粉蚧Pseudococcus jackbeardsleyi进行快速、灵敏、便捷和可视化的荧光检测和侧向流层析检测(lateral flow assay)体系，以实现在田间或者口岸等资源受限场所的现场实时检测。【方法】基于杰克贝尔氏粉蚧28S rDNA基因序列设计RPA特异性引物和crRNA,分别对杰克贝尔氏粉蚧与其他9种粉蚧(木瓜秀粉蚧Paracoccus marginatus、石蒜绵粉蚧Phenacoccus solani、扶桑绵粉蚧Phenacoccus solenopsis、柑橘臀纹粉蚧Planococcus citri、南洋臀纹粉蚧Planococcus lilacinus、新菠萝灰粉蚧Dysmicoccus neobrevipes、大洋臀纹粉蚧Planococcus minor、柑橘棘粉蚧Pseudococcus cryptus和奥德曼粉蚧Pseudococcus odermatti)进行RPA和CRISPR/Cas12a检测，验证该体系的特异性。对RPA-CRISPR/Cas12a检测体系进行条件优化，包括RPA反应时间、Cas12a和crRNA的浓度比及其浓度、荧光报告分子FQ Reporter的浓度、试纸条报告分子LF Reporter的浓度以及CRISPR/Cas12a体系反应时间，筛选获得最佳检测体系。【结果】利用设计的RPA特异性引物的RPA体系可扩增出一条201 bp的杰克贝尔氏粉蚧28S rDNA基因片段，结合CRISPR/Cas12a反应体系，可特异性地将杰克贝尔氏粉蚧与其他9种粉蚧区分开，并呈现可视化结果。通过条件优化建立的对杰克贝尔氏粉蚧的最适RPA-CRISPR/Cas12a检测体系中，RPA反应时间为20 min, Cas12a和crRNA浓度比为1∶1且在体系中的浓度均为50 nmol/L,LF Reporter浓度为500 nmol/L, LF Reporter浓度为800 nmol/L,荧光检测体系和侧向流层析检测体系的反应时间分别为5和20 min。【结论】本研究建立了一套杰克贝尔氏粉蚧RPA-CRISPR/Cas12a检测体系，具有高特异性、快速(25～40 min)、不依赖仪器设备且结果可视化的优点。该检测体系在入侵粉蚧的早期识别和现场检测具有重要的应用价值，为制定合理的管理策略提供了指导。

摘要: 【目的】本研究旨在研究豆大蓟马Megalurothrips usitatus体内次生共生菌Rickettsia,Wolbachia和Arsenophonus的分布模式以及虫生真菌侵染、温度、寄主植物、啶虫脒抗性对Rickettsia,Wolbachia和Arsenophonus含量的影响，为深入了解这些次生共生菌在豆大蓟马中的潜在功能奠定基础，为开发新型生物防治策略提供理论支持。【方法】采用荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)技术检测Rickettsia,Wolbachia和Arsenophonus在豆大蓟马雌雄成虫和2龄若虫体内的分布；通过RT-qPCR检测取食球孢白僵菌Beauveria bassiana孢悬液(1×10～8孢子/mL)浸泡的豇豆Vigna unguiculata、不同温度(5, 10, 15, 25, 30, 35和45℃)处理、取食寄主植物豇豆和刀豆Canavalia gladiata的豆大蓟马及啶虫脒敏感品系与抗性品系豆大蓟马成虫中Rickettsia,Wolbachia和Arsenophonus的含量。【结果】Rickettsia和Wolbachia广泛分布于豆大蓟马的成虫和2龄若虫中，主要位于胸部和腹部，少量分布于口器和尾部；Arsenophonus仅在豆大蓟马雌成虫腹部发现。与对照相比，球孢白僵菌感染4 d时豆大蓟马雌成虫中Rickettsia的含量开始显著增加，Wolbachia的含量先增加后减少，Arsenophonus的含量直到6 d时显著增加。豆大蓟马成虫中Rickettsia,Wolbachia和Arsenophonus含量在25℃下最高，在其他温度下则有不同程度的下降；与取食豇豆的豆大蓟马相比，取食刀豆后豆大蓟马成虫中Rickettsia含量显著降低；与啶虫脒敏感品系相比，豆大蓟马啶虫脒抗性品系成虫中Rickettsia,Wolbachia和Arsenophonus含量显著增加。【结论】Rickettsia和Wolbachia广泛分布于豆大蓟马成虫和2龄若虫中，而Arsenophonus仅存在于豆大蓟马雌成虫体内；真菌侵染、温度、寄主植物和杀虫剂等因子动态调控Rickettsia,Wolbachia和Arsenophonus的含量。上述研究结果突显了次生共生菌的生态可塑性，为其在害虫靶向性防控策略中的应用提供了理论依据。

摘要: RNA干扰(RNA interference, RNAi)技术通过双链RNA(double-stranded RNA, dsRNA)诱发靶基因mRNA的特异性降解，为农业害虫防控提供高靶向性且环境兼容的新策略。同传统农药相比，RNAi技术可精准作用于害虫生长发育、解毒和代谢等关键基因，提高非靶生物安全性。但dsRNA田间施用中易降解且难以穿透昆虫体壁，是RNAi技术应用的瓶颈。天然纳米载体具有小尺寸效应、表面效应和可控释放效应等独特性质，通过负载dsRNA形成纳米颗粒，在提高dsRNA的环境稳定性的同时又兼具了环境安全性，引起许多研究者的关注。本文系统综述了脂质、壳聚糖、蛋白和黑色素4种常见天然纳米聚合物的自组装、静电吸附和pH控释等物理化学特性，概述了脂质和壳聚糖作为药物及dsRNA递送载体在害虫防治中的实际应用、蛋白和黑色素结合药物和siRNA作用于医学领域的成效，并展望了经过改性修饰的4种天然纳米聚合物结合RNAi技术在害虫防治中的应用前景，RNA生物农药的研发面临安全靶基因的选择和dsRNA的递送两个主要瓶颈。本综述为天然纳米聚合物在农业领域的进一步研究和应用提供了参考。