摘要: 【目的】肠道细菌桃色欧文氏菌Erwinia persicina是小菜蛾Plutella xylostella幼虫肠道的优势细菌,本研究旨在阐明桃色欧文氏菌的代谢表型特征。【方法】采用BIOLOG细胞表型芯片技术系统研究了桃色欧文氏菌的细胞表型;采用PM 1-10代谢板,对桃色欧文氏菌的950种代谢表型进行了测定。【结果】桃色欧文氏菌能代谢39.47%的碳源、89.74%的氮源、100%的硫源和100%的磷源;高效代谢的碳源为有机酸类和碳水化合物类,高效代谢的氮源为氨基酸类。该肠道细菌表现出261种不同的氮源代谢通路和95种生物合成通路。桃色欧文氏菌具有广泛的适应性,能在分别具有高达9%氯化钠、4%氯化钾、5%硫酸钠、20%乙二醇、6%甲酸钠、2%尿素、6%乳酸钠、200mmol/L磷酸钠(p H 7.0)、20 mmol/L苯甲酸钠(p H 5.2)、100 mmol/L硫酸铵(p H 8.0)、100 mmol/L硝酸钠和100 mmol/L亚硝酸钠的渗透溶液中正常代谢;其适应p H值范围为4.510,最适7.0。在多种氨基酸的作用下,桃色欧文氏菌均表现出脱羧酶和脱氨酶活性。【结论】桃色欧文氏菌的代谢特征增加了我们对该肠道细菌,特别是其与宿主昆虫的互作及其在肠道环境中的适应性的认识,同时表明通过降低桃色欧文氏菌密度来防治小菜蛾的可能性。

摘要: 【目的】气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)在昆虫寄主定位、产卵地选择等行为中发挥重要作用,克隆与鉴定小菜蛾Plutella xylostella OBP基因、明确其与配体化合物的结合特性有助于阐明小菜蛾嗅觉识别的分子机制。【方法】利用PCR技术克隆小菜蛾OBP2,对获得的编码序列全长进行信号肽及跨膜区域预测,用DNAMAN与其他昆虫的OBP2进行多序列比对,采用MEGA5.0邻接法(neighbor-joining method,NJ)构建进化树。通过实时定量PCR(qRT-PCR)分析Pxyl OBP2在小菜蛾不同发育阶段和不同组织中的表达模式。构建原核表达载体p ET28aPxyl OBP2,进行原核表达及蛋白纯化。利用荧光竞争结合实验对Pxyl OBP2蛋白与39种配基化合物的结合特性进行分析。【结果】成功获得小菜蛾OBP2基因Pxyl OBP2(Gen Bank登录号:KT070562)的编码序列全长,其完整开放阅读框大小为546 bp,编码182个氨基酸,具有气味结合蛋白典型的6个保守半胱氨酸结合位点。荧光定量PCR结果表明,发育表达模式显示,Pxyl OBP2在未交配雄性成虫中的表达量均明显高于雌性成虫和已交配雄虫;组织表达模式显示,Pxyl OBP2在足中的表达量高于其他组织。经预测成熟蛋白大小为22.24 k Da,等电点5.69。SDS-PAGE结果显示融合蛋白成功表达。荧光竞争结合实验对3种性信息素和36种植物挥发物结合发现,Pxyl OBP2与性信息素Z-11-16:Ald可以结合,解离常数48.951μmol/L;可以和11种寄主植物挥发物有效结合,其中,与芳樟醇、正壬醇结合能力最强,解离常数分别为4.733和6.861μmol/L。【结论】本研究明确了Pxyl OBP2的核苷酸、氨基酸序列,并根据qRT-PCR和荧光竞争结合实验结果,推断Pxyl OBP2与小菜蛾雄虫寻求配偶有关,且寄主挥发物芳樟醇、正壬醇起协同促进作用。

摘要: 【目的】克隆小菜蛾Plutella xylostella一普通气味受体基因,明确其在不同组织中的表达分布,并鉴定其功能,为了解小菜蛾对寄主植物的识别机制提供理论基础。【方法】在小菜蛾成虫触角转录组测序和分析的基础上,通过PCR技术克隆得到一气味受体基因的全长序列,利用半定量RT-PCR研究其在雌雄蛾不同组织中的表达,并通过爪蟾卵母细胞体外表达结合双电极电压钳技术测试该受体对59种植物挥发物刺激的反应。【结果】在前期研究中,通过转录组测序和生物信息学分析,预测获得了多条小菜蛾气味受体基因序列。本研究中,我们克隆得到了其中一小菜蛾气味受体基因Pxyl OR9的c DNA全长序列(Gen Bank登录号:KP757898)。Pxyl OR9包括6个跨膜结构域,N末端位于胞内,符合昆虫气味受体的典型特征。与其他鳞翅目昆虫气味受体构建的进化树分析结果显示,Pxyl OR9与性信息素受体具有明显的分离,并与普通气味受体聚集在一起。半定量RT-PCR结果显示,Pxyl OR9仅在雌雄触角中表达且无雌雄差异。双电极电压钳记录结果显示,在测试的植物挥发物中Pxyl OR9只对植物挥发物!-紫罗兰酮的刺激具有反应。【结论】本研究从小菜蛾中克隆得到Pxyl OR9的全长序列,其编码产物具有气味受体的典型特征并且属于普通气味受体。该基因在仅在小菜蛾成虫触角中高表达。体外功能研究证明Pxyl OR9对植物挥发物!-紫罗兰酮具有特异反应,推测其参与了小菜蛾对植物的识别。

摘要: 【目的】昆虫肠道微生物对于其食物消化、生长发育以及环境适应性等方面都具有重要作用,本研究旨在探究小菜蛾Plutella xylostella(L.)幼虫肠道可培养细菌的菌群结构及抗生素敏感性。【方法】对小菜蛾3龄幼虫粪便进行了细菌分离培养和16S r DNA分子鉴定,并采用纸片扩散法对之进行了药敏试验。【结果】小菜蛾3龄幼虫肠道有5属6种细菌,即蒙氏肠球菌Enterococcus mundtii、欧文氏菌属Erwinia 2种、成团泛菌Pantoea agglomerans、类芽孢杆菌Paenibacillus sp.和栖稻假单胞菌Pseudomonas oryzihabitans,均与小菜蛾中肠细菌已知种不同,其中蒙氏肠球菌数量最多;蒙氏肠球菌、桃色欧文氏菌和成团泛菌对青霉素、氨苄青霉素、麦迪霉素、克拉霉素和洁霉素均不敏感,而对磷霉素、万古霉素和强力霉素等表现出相似的敏感性。【结论】小菜蛾幼虫肠道细菌菌群组成具有多样性,且存在天然耐药性现象。本研究为进一步开展小菜蛾幼虫肠道细菌微生物区系及功能细菌的研究提供了菌株材料和研究基础。

摘要: 【目的】羧酸酯酶(carboxylesterases,Car Es)是昆虫重要的解毒代谢酶之一,可以介导靶标昆虫对多种杀虫剂的代谢抗性。本研究检测了羧酸酯酶对小菜蛾Plutella xylostella抗药性的介导功能,旨在阐明羧酸酯酶在小菜蛾代谢解毒中的生理生化和分子机理。【方法】采用点滴法测定氟虫腈对小菜蛾敏感种群和抗氟虫腈种群的毒力,以及羧酸酯酶抑制剂磷酸三苯酯(triphenyl phosphate,TPP)对氟虫腈的增效作用;以LC30和LC50浓度的氟虫腈处理抗性小菜蛾,测定药剂处理后Car Es酶活性的变化;利用qRT-PCR技术分析Pxae22和Pxae31两个基因在小菜蛾不同发育阶段、组织和种群的表达模式;利用dsRNA干扰Pxae22和Pxae31后观察基因的表达变化和小菜蛾3龄幼虫对药剂敏感性的变化。【结果】TPP可以削弱小菜蛾3龄幼虫对氟虫腈的抗性,增效倍数约为6倍;使用较低剂量(LC30和LC50)氟虫腈处理小菜蛾3龄幼虫后,处理组Car Es比活力明显高于对照,提示氟虫腈对小菜蛾Car Es活性具有诱导作用。对羧酸酯酶基因Pxae22和Pxae31在小菜蛾不同发育阶段、4龄幼虫不同组织和不同种群3龄幼虫中的表达模式分析发现,这两个基因在小菜蛾4龄幼虫中的表达量最高;在4龄幼虫中以中肠组织中的表达量较高,头、表皮、脂肪体中的表达量很低;抗性种群中的表达量显著高于敏感种群。通过干扰Pxae22和Pxae31后的qRT-PCR验证,两个基因的表达量均显著降低,进一步的氟虫腈毒力测定发现,干扰Pxae22和Pxae31后的小菜蛾3龄幼虫对氟虫腈的敏感性分别增加了1.63倍和1.73倍。【结论】羧酸酯酶在小菜蛾对氟虫腈解毒代谢中具有重要作用;Pxae22和Pxae31是小菜蛾的两个抗性相关基因,其表达水平的变化直接影响小菜蛾对氟虫腈的敏感性。