摘要: 【目的】探索斜纹夜蛾Spodoptera litura触角叶结构及其神经元对植物气味和性信息素的神经识别机制。【方法】利用共聚焦激光技术扫描斜纹夜蛾成虫触角叶结构,同时采用多通道电生理技术(multi-unit recording,MR)记录斜纹夜蛾触角叶对6种寄主植物气味化合物(苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、水杨醛、乙酸叶醇酯和己烯醛)及性信息素顺9反11十四碳二烯乙酸酯和顺9反12十四碳二烯乙酸酯的反应;并在风洞中测定分析斜纹夜蛾对上述化合物的定向行为反应。【结果】共聚焦激光扫描结果显示,雄性和雌性斜纹夜蛾触角叶内分别密集地分布有67和66个神经纤维球;而雌性斜纹夜蛾触角叶内的纤维球总体积和平均体积都高于雄性。负责识别和追踪性信息素的扩大型纤维球复合体(macroglomerular complex,MGC)只在雄性斜纹夜蛾触角叶内发现。MR试验结果显示斜纹夜蛾触角叶内神经元具有3种自发放电模式:稀疏放电(不规则的放电频率)、温和放电(宽而慢的放电频率)和密集放电(暴发性的放电频率)。同时,斜纹夜蛾触角叶神经元对所有刺激的气味表现出3种反应类型:兴奋性、抑制性和无反应。神经元对气味的兴奋性和抑制性反应以及无反应取决于刺激化合物的结构和浓度。雌虫的触角叶神经元对性信息素和单一的植物气味表现出很小的反应,而雄虫对两种性信息素以及苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛和水杨醛具有很强的兴奋性反应。斜纹夜蛾风洞试验也显示绝大部分的斜纹夜蛾雄虫都选择停留在性信息素和芳香族化合物上,这与MR的结果一致。【结论】神经元的反应强度和刺激化合物浓度之间的关系根据不同的神经元和刺激化合物而有所不同。在测试的浓度范围内,雄虫触角叶神经元对性信息素的反应强度随着浓度的增加而加强,但是除乙酸叶醇酯外,对其他植物气味的反应强度在测试的浓度范围内没有显著的变化。

摘要: 【目的】信息素是个体之间传递信息的重要分子,研究性信息素对斜纹夜蛾Spodoptera litura嗅觉相关基因表达的影响对于增加性信息素作用机理的认识及其应用有重要的意义。【方法】本研究通过实时定量PCR(qRTPCR)技术探究在性信息素刺激处理条件下,斜纹夜蛾成虫嗅觉相关基因abp,pbp和or表达水平的变化;利用性信息素在田间诱捕斜纹夜蛾雄蛾,并通过自动计数器记录每小时诱虫量,从而间接显示其交配行为的节律性。【结果】斜纹夜蛾雄虫触角中嗅觉相关基因abp,pbp和or的表达具有节律特性。经性信息素化合物(Z9,Z11-14:OAc+Z9,Z12-14:OAc)刺激处理后,abp,pbp和or表达量也发生了显著的改变。通过记录田间性信息素诱捕器在一天中不同时间段内诱捕的雄蛾数量,发现诱捕到的斜纹夜蛾也具有节律特性。【结论】基因表达水平上的节律特性可能与雄虫交配活动的节律相关联,说明性信息素处理也在一定程度上改变了其节律及其对性信息素的神经反应。这一结果也首次从基因水平证明性信息素的刺激处理提高了周缘神经系统对性信息素反应的敏感性,有助于我们理解性信息素作用的分子机理,对迷向及性诱和测报应用具有指导意义。

摘要: 斜纹夜蛾Spodoptera litura是一种世界性分布的重要农业害虫,在生长发育过程中要经历幼虫一蛹的变态发育过程。由于变态发育前后昆虫的食性发生了明显的改变,作为食物消化吸收的中肠也发生了解体和重建。与此相适应,昆虫中肠的各种物质和能量代谢也可能会相应地发生改变。为研究斜纹夜蛾中肠变态发育过程中糖代谢途径的变化情况,我们从斜纹夜蛾中肠EST文库中鉴定出了12个糖代谢相关基因,克隆了其中3个基因的全长cDNA,并应用半定量PCR和定量PCR的办法检测了其在幼虫-蛹变态发育期中肠组织的转录表达以及对激素和饥饿等因素的响应情况。结果表明:这3个基因(α-L-岩藻糖苷酶、N-乙酰葡萄糖胺-6-磷酸去乙酰酶和烯醇化酶基因)的开放阅读框分别为1 461,1 200和1 299 bp,预测的分子量分别为56.3,43.3和46.7 kDa。这12个糖代谢相关的基因在变态发育期的中肠组织中具有5种不同的mRNA表达模式:(Ⅰ)只在幼虫期高表达(唾液麦芽糖酶前体蛋白、糖基水解酶31家族成员蛋白、线粒体乙醛脱氢酶、β-1,3-葡聚糖酶基因);(Ⅱ)只在预蛹期高表达(β-葡萄糖醛酸酶、β-N-酰基氨基葡萄糖苷酶3基因);(Ⅲ)只在蛹期高表达(葡萄糖胺-6-磷酸异构酶基因);(Ⅳ)在预蛹期和蛹期高表达(α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、N-乙酰葡糖胺-6-磷酸脱乙酰酶和α-L-岩藻糖苷酶基因);(V)在变态发育期恒定表达(烯醇化酶基因)。这说明,为适应变态发育斜纹夜蛾中肠糖代谢途径发生了明显的改变。保幼激素对这些基因的表达没有明显的影响,但蜕皮激素对Ⅰ类基因(如糖基水解酶31家族成员蛋白基因)具有一定的抑制作用,对Ⅲ类基因(如葡萄糖胺-6-磷酸异构酶基因)有显著的上调作用。此外,我们还发现饥饿对几乎所有这些基因的表达都有显著的抑制作用。这些结果表明,昆虫中肠变态发育过程中糖代谢相关基因的动态变化可能受到蜕皮激素以及饥饿相关因素的共同调控。这一研究对从代谢角度揭示昆虫变态发育的分子机理具有重要意义。

摘要: 【目的】从基因组序列角度进一步揭示自然界斜纹夜蛾核型多角体病毒(Spodoptera litura nucleopolyhedrovirus,SpltNPV)的基因型多态性。【方法】病毒克隆A5,F1,X3和X15分别以活体克隆法分离自SpltNPV埃及株、日本福冈株和日本小笠原株。根据SpltNPV基因组全序列(GenBank登录号:AF325155)和海灰翅夜蛾核型多角体病毒(S.littoralis NPV,SpliNPV)部分基因序列(GenBank登录号:X99377,X99376和X98924)设计引物,PCR扩增获得A5,F1,X3和X15的多角体蛋白(polyhedrin,polh)基因和ORF18ORF23序列。【结果】根据多角体蛋白基因序列,X3和X15属于SpltNPV型,而A5和F1属于SpliNPV型。将A5,F1,X3和X15的ORF18ORF23与SpltNPV和SpliNPV相应的基因序列进行同源性比较。结果发现,F1与SpliNPV以及X3与SpltNPV的核苷酸序列相似性高,但X3的ORF20在172558nt处缺失387bp。尽管依据多角体蛋白基因序列X15属于SpltNPV型,但对于ORF18ORF23序列,X15与SpliNPV的相似性高于与SpltNPV的相似性。同样,A5属于SpliNPV型,ORF18ORF20与SpliNPV相应的核苷酸序列相似性高,但ORF21与SpltNPV相应的核苷酸序列一致性为100%,特别是ORF22,SpltNPV的特有序列出现在A5的基因组中,而且与SpltNPV的ORF22一致性为100%;反过来,ORF23又与SpliNPV相应的核苷酸序列相似性高。【结论】所有这些都表明,SpltNPV在自然界不仅存在基因型多态性,而且即使属于同一基因型,它们的基因组序列也有显著差异。可利用SpltNPV在自然界的这种异质性筛选适宜防治斜纹夜蛾幼虫的株系。

摘要: 水通道蛋白(aquaporin,AQP)是生物体中一种重要的跨膜通道蛋白,它通过一些中性小分子化合物的运输,从而参与了昆虫对食物中水分再吸收、抗寒和抗干燥等重要生理机制。为研究斜纹夜蛾中水通道蛋白的基因特征和时空表达特征,本研究利用同源克隆和RACE技术获得了斜纹夜蛾水通道蛋白1(AQP1)基因的两个转录异构体,并将其分别命名为SL-AQP1A(GenBank登录号:KC999953)和SL-AQP1B(GenBank登录号:KC999954),其中SL-AQP1B比SL-AQP1A在推导的编码区5'端连续性缺失81个碱基,而其他序列完全一致;同源分析显示推导的SL-AQP1与家蚕为代表的水通道蛋白1具有较高的同源性。拓扑学和三级结构模拟显示其有经典的6个全跨膜结构域、2个半跨膜结构域、2个保守的NPA(asparagine-proline-alanine,天冬氨酸-脯氨酸-丙氨酸)结构基序及选择性水孔构件ar/R(aromatic arginine,芳香族精氨酸)。qRT-PCR结果显示,SL-AQP1整体时空表达差异性十分明显,并且SL-AQP1B的表达量显著高于SL-AQP1A;SL-AQP1在卵期和预蛹期有较高的表达量,在中肠、马氏管、血淋巴、消化腺中有相对较高的表达量,暗示其在斜纹夜蛾中存在重要的渗透压调节作用。本文结果为进一步研究水通道蛋白在斜纹夜蛾中的作用提供了一定的分子基础。