摘要: 【目的】本研究旨在阐明甜菜夜蛾Spodoptera exigua幼虫体内肽聚糖识别蛋白(peptidoglycan recognition protein, PGRP)在响应苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)感染过程中的功能。【方法】利用PCR方法扩增甜菜夜蛾幼虫肽聚糖识别蛋白基因SePGRP-SA全长cDNA;采用qRT-PCR分析SePGRP-SA在甜菜夜蛾不同发育阶段(卵、1-5龄幼虫、预蛹和蛹)及4龄幼虫不同组织(中肠、马氏管、围食膜、脂肪体、血淋巴和表皮)中的表达。通过RNAi技术沉默SePGRP-SA基因72 h后，qRT-PCR检测SePGRP-SA沉默效率及甜菜夜蛾4龄幼虫中肠抗菌肽相关基因(Ceropin,Attacin和Defensin)和细菌载量的变化。RNAi沉默SePGRP-SA 24 h后，以苏云金芽胞杆菌菌株Bt-GS57饲喂甜菜夜蛾4龄幼虫0, 24, 48, 72, 96和120 h,计算幼虫校正死亡率；饲喂甜菜夜蛾4龄幼虫Bt-GS57后0, 24, 48和72 h,利用qRT-PCR检测中肠SePGRP-SA,Ceropin,Attacin和Defensin的相对表达量。【结果】克隆获得甜菜夜蛾SePGRP-SA全长DNA(GenBank登录号：MW265930),开放阅读框长576 bp,编码191个氨基酸，其编码蛋白的预测分子量为21.59 kD。序列分析结果表明，SePGRP-SA具有典型的PGRP和Ami2保守结构域，信号肽为19个氨基酸，为分泌型蛋白；系统进化分析发现，SePGRP-SA与斜纹夜蛾Spodoptera litura的SlPGRP亲缘关系最近，氨基酸序列一致性达91.1%。发育表达谱结果表明SePGRP-SA在甜菜夜蛾4和5龄幼虫、预蛹和蛹中高表达；组织表达谱结果表明，SePGRP-SA在4龄幼虫各组织中均表达，其中以血淋巴中表达量最高。与注射dsEGFP(对照)相比，注射dsSePGRP-SA的甜菜夜蛾4龄幼虫在72 h时中肠SePGRP-SA基因表达量下调了95.26%,Cecropin,Attacin和Defensin表达量显著下调，中肠细菌载量显著升高。注射dsEGFP和dsSePGRP-SA的甜菜夜蛾4龄幼虫饲喂Bt-GS57,72 h时幼虫校正死亡率分别为50.00%和73.33%,表明幼虫对Bt-GS57的敏感性明显增加。甜菜夜蛾4龄幼虫取食Bt-GS57后，中肠SePGRP-SA,Cecropin,Attacin和Defensin表达量在48 h均显著增加，72 h时降低。【结论】Bt侵染能够引起甜菜夜蛾SePGRP-SA基因激活抗菌肽相关基因Cecropin,Attacin和Defensin的表达。

摘要: 【目的】测定草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda 3个信息素结合蛋白(pheromone binding protein, PBP)(SfruPBP)对草地贪夜蛾及同域近缘种劳氏粘虫Leucania loreyi性信息素及腺体组分的结合特性，探究草地贪夜蛾这3个SfruPBPs在两种昆虫不同性信息素组分识别中的作用。【方法】以pET-30a(+)为载体分别构建草地贪夜蛾3个SfruPBPs的原核表达质粒，导入大肠杆菌Escherichia coli并培养至OD_(600)=0.60.8后，加入IPTG进行这3个SfruPBPs的诱导表达，采用Ni-NTA琼脂糖磁珠进行蛋白纯化；利用荧光竞争结合实验测定这3个SfruPBPs与草地贪夜蛾和劳氏粘虫的共14种性信息素和腺体组分的结合特性。【结果】原核表达获得SfruPBP1-3重组蛋白，进一步纯化后电泳检测得到单一且预期大小的目的蛋白。荧光竞争结合实验测定发现，在草地贪夜蛾和劳氏粘虫已报道的总计14种性信息素和腺体组分中，SfruPBP1对这两种害虫的性信息素主组分Z9-14∶Ac特异性强结合，K_i=0.80μmol/L;SfruPBP2结合谱较广，除对性信息素次要组分Z7-12∶Ac及腺体组分12∶Ac,E7-12∶Ac和Z10-14∶Ac强结合(K_i<1.00μmol/L)外，还对性信息素主组分Z9-14∶Ac及腺体组分Z9-12∶Ac和11-12∶Ac具中等结合能力(1.00μmol/L<K_i<4.00μmol/L);SfruPBP3仅对腺体组分Z9-12∶Ac具中等结合能力(K_i=1.36μmol/L)。在上述与SfruPBP具有强或中等结合能力的组分中，Z9-14∶Ac,Z7-12∶Ac及12∶Ac也是劳氏粘虫的性信息素或腺体组分，但3个SfruPBPs对劳氏粘虫的特有腺体组分Z7-14∶Ac均无明显结合能力。【结论】草地贪夜蛾3个SfruPBPs均在其性信息素感受中发挥作用，但不同SfruPBPs具有明显的组分选择性；这3个SfruPBPs对劳氏粘虫的腺体特有组分Z7-14∶Ac均无明显结合能力。

摘要: 【目的】探究深度学习在草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda成虫自动识别计数上的可行性,并评估模型的识别计数准确率,为害虫机器智能监测提供图像识别与计数方法。【方法】设计一种基于性诱的害虫图像监测装置,定时自动采集诱捕到的草地贪夜蛾成虫图像,结合采集船形诱捕器粘虫板上草地贪夜蛾成虫图像,构建数据集;应用YOLOv5深度学习目标检测模型进行特征学习,通过草地贪夜蛾原始图像、清除边缘残缺目标、增加相似检测目标(斜纹夜蛾成虫)、无检测目标负样本等不同处理的数据集进行模型训练,得到Yolov5s-A1, Yolov5s-A2, Yolov5s-AB, Yolov5s-ABC 4个模型,对比在不同遮挡程度梯度下的测试样本不同模型检测结果,用准确率(P)、召回率(R)、F1值、平均准确率(average precision, AP)和计数准确率(counting accuracy, CA)评估各模型的差异。【结果】通过原始图像集训练的模型Yolov5s-A1的识别准确率为87.37%,召回率为90.24%,F1值为88.78;清除边缘残缺目标图像集训练得到的模型Yolov5s-A2的识别准确率为93.15%,召回率为84.77%,F1值为88.76;增加斜纹夜蛾成虫样本图像训练的模型Yolov5s-AB的识别准确率为96.23%,召回率为91.85%,F1值为93.99;增加斜纹夜蛾成虫和无检测对象负样本训练的模型Yolov5s-ABC的识别准确率为94.76%,召回率为88.23%,F1值为91.38。4个模型的AP值从高到低排列如下:Yolov5s-AB>Yolov5s-ABC> Yolov5s-A2>Yolov5s-A1,其中Yolov5s-AB与Yolov5s-ABC结果相近;CA值从高到低排列如下:Yolov5s-AB>Yolov5s-ABC>Yolov5s-A2>Yolov5s-A1。【结论】结果表明本文提出的方法应用于控制条件下害虫图像监测设备及诱捕器粘虫板上草地贪夜蛾成虫的识别计数是可行的,深度学习技术对于草地贪夜蛾成虫的识别和计数是有效的。基于深度学习的草地贪夜蛾成虫自动识别与计数方法对虫体姿态变化、杂物干扰等有较好的鲁棒性,可从各种虫体姿态及破损虫体中自动统计出草地贪夜蛾成虫的数量,在害虫种群监测中具有广阔的应用前景。

摘要: 【目的】本研究旨在通过克隆草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的海藻糖合成酶(trehalose-6-phosphate synthase)基因SfTPS,分析其在草地贪夜蛾不同发育阶段、不同组织中的表达水平及不同温度胁迫时5龄幼虫中的相对表达量,为进一步探究TPS在草地贪夜蛾生长发育及抗逆应激反应中的功能奠定基础。【方法】运用RT-PCR技术克隆草地贪夜蛾SfTPS的全长编码区,并进行生物信息学分析。运用RT-qPCR技术检测SfTPS在草地贪夜蛾不同发育阶段(卵、1-6龄幼虫、蛹和成虫)、5龄幼虫不同组织(体壁、中肠和脂肪体)中和经短期(2, 4和8 h)高(35℃)低温(10℃)胁迫后5龄幼虫中的表达变化。【结果】克隆获得2 571 bp的草地贪夜蛾TPS cDNA序列,命名为SfTPS(GenBank登录号:MT920672),全长开放阅读框(ORF)长2 481 bp,编码的826个氨基酸具有TPS和TPP两个保守结构域。同源比对和系统进化分析表明,昆虫TPS蛋白具有较高的保守性,SfTPS与斜纹夜蛾S.litura的TPS亲缘关系最近,序列一致性达到99.15%。SfTPS中α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲占比分别为38.14%, 12.23%和48.55%;SfTPS的三级结构为同源二聚体。RT-qPCR结果表明,SfTPS在草地贪夜蛾卵期和1-5龄幼虫期低表达,在6龄幼虫期、蛹期和成虫期高表达,且草地贪夜蛾变态前后SfTPS的表达量变化较大。组织分布结果显示,SfTPS在5龄幼虫脂肪体中表达量最高。草地贪夜蛾5龄幼虫经28 h低温(10℃)和高温(35℃)胁迫后,SfTPS的相对表达量显著高于对照(25℃),分别为对照的4.439.34和2.506.03倍。【结论】SfTPS基因在草地贪夜蛾生长发育过程及抵御高低温度胁迫中可能具有重要作用。

摘要: 【目的】本研究旨在建立草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda对常用杀虫剂的相对敏感基线,为我国草地贪夜蛾的抗药性系统性监测提供依据。【方法】从玉米田采集草地贪夜蛾在室内不接触任何杀虫剂连续饲养57代,采用浸叶法和点滴法测定了草地贪夜蛾3龄幼虫以及采用饲料药膜法测定了草地贪夜蛾2龄幼虫对6大类共7种常用杀虫剂(甲维盐、乙基多杀菌素、虫螨腈、茚虫威、四氯虫酰胺、虱螨脲和氯虫苯甲酰胺)的敏感性,并据此建立了草地贪夜蛾幼虫对这7种杀虫剂的相对敏感基线。【结果】浸叶法测得上述7种药剂对草地贪夜蛾幼虫的LC_(50)值在0.05412.131 mg/L之间;点滴法测得上述6种药剂(不含虱螨脲)对草地贪夜蛾幼虫的LD_(50)值在0.3554.707μg/g之间;饲料药膜法测得上述7种药剂对草地贪夜蛾幼虫的LC_(50)值在0.0030.238μg/cm2之间。【结论】采用3种生测方法建立了草地贪夜蛾幼虫对几种常用杀虫剂的相对敏感基线,为我国草地贪夜蛾的抗药性监测和化学防治提供了依据。