摘要: 【目的】筛选针对灰飞虱Laodelphax striatellus RNAi的dsRNA高效纳米递送载体。【方法】使用壳聚糖、碳量子点(carbon quantum dot, CQD)和lipofectamine 2000作为代表性纳米粒子,分别与dsRNA进行混合,形成稳定的3种不同复合颗粒,利用光谱法检测其dsRNA装载率。以灰飞虱膜结合型海藻糖酶基因LsStre为靶标基因来测试3种纳米粒子的RNAi效率。用不同纳米粒子包裹的dsLsStre喂食后,通过荧光实时定量PCR(qPCR)检测喂食后2 d灰飞虱2龄若虫中LsStre mRNA表达水平,并检测和计算灰飞虱2龄若虫在6 d内的校正死亡率,以裸dsLsStre引起的2龄若虫死亡率为对照,评价3种纳米载体对LsStre的RNAi增效作用。【结果】3种纳米载体均能负载dsEgfp,且这3种纳米载体复合dsEgfp的效率均在95%以上。3种纳米材料对灰飞虱2龄若虫的毒性均较弱。同未用纳米粒子包裹的裸dsLsStre喂食组(对LsStre表达量的抑制率为46%)相比,壳聚糖和CQD能够显著提高LsStre的RNAi效率(对LsStre表达量的抑制率分别为78%和84%),而lipofectamine 2000不能显著提高LsStre的RNAi效率(抑制率为52%)。壳聚糖和CQD可以有效提高喂食dsLsStre对灰飞虱2龄若虫的致死效应,在连续喂食6 d后,灰飞虱2龄若虫的校正死亡率分别达到76%和82%,与直接用裸dsLsStre处理的对照组校正死亡率(35%)相比,增效系数分别达到2.17和2.34,lipofectamine 2000的增效能力最弱,其与dsLsStre的复合颗粒处理引起灰飞虱2龄若虫死亡率为38%,增效系数为1.09。【结论】壳聚糖和CQD纳米载体能够显著提高灰飞虱对于喂食dsRNA的敏感性,而lipofectamine 2000的RNAi增效作用较弱。研究结果有助于评价纳米载体在灰飞虱RNAi中的增效作用,为进一步开发和筛选有效的RNAi纳米载体,实现害虫绿色防控,提供了理论依据和应用策略。

摘要: 【目的】探明灰飞虱Laodelphax striatellus体内细菌的群落结构和种类多样性。【方法】采用Illumina MiSeq测序平台对新羽化24 h的灰飞虱雌雄成虫体内细菌16S rRNA的V3-V4变异区序列进行高通量测序,应用USEARCH和Silva等软件和数据库来统计样品序列数目和操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)数量,分析灰飞虱雌雄成虫体内细菌的种类组成、丰度、Alpha多样性及其差异。【结果】灰飞虱雌、雄成虫样本分别获得29 333和25 919条有效序列,根据序列相似性进行聚类分析分别获得55和57个OTUs。其中,雌、雄成虫两类样本共有OTU数目20个,特有的OTU数目分别为35和37个。基于OTU物种分类分析,雌雄成虫样本中细菌种类一共覆盖7个门、15个纲、23个目、33个科、56个属和73个种。在门、纲、目和科分类阶元上,雌雄成虫两类样本均以变形菌门(Proteobacteria,雌99.96%/雄99.16%)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,雌97.76%/雄97.84%)、红螺菌目(Rhodospirillales,雌83.92%/雄53.21%)和醋酸杆菌科(Acetobacteraceae,雌83.90%/雄53.17%)中的细菌为优势菌。在属分类阶元上,灰飞虱雌雄成虫体内优势菌为醋酸杆菌科未分类属(unclassified Acetobacteraceae),沃尔巴克氏体属Wolbachia次之,后者在雌、雄成虫体内丰度分别为13.81%和44.52%。在种水平上,灰飞虱雌、雄成虫体内特有细菌分别为21和32个种,但两类样本中性别特有种的丰度普遍极低,均不足0.5%。【结论】灰飞虱雌雄成虫间细菌群落组成和种类多样性存在差异。本研究为进一步挖掘灰飞虱体内关键微生物并解析其生物学功能及其利用等方面奠定了基础。

摘要: 【目的】我们前期的研究发现,在灰飞虱Laodelphax striatellus抗毒死蜱品系、抗吡虫啉品系和抗溴氰菊酯品系中的总酯酶活力都明显升高。本研究旨在筛选导致总酯酶活力升高的酯酶基因并验证其在抗药性中的作用。【方法】通过转录组测序和RT-qPCR比较抗、感灰飞虱品系雌成虫中各个酯酶基因的表达量;采用显微注射技术建立超量表达灰飞虱羧酸酯酶基因的果蝇品系;并利用生物测定技术检测过量表达灰飞虱酯酶基因的果蝇对毒死蜱、吡虫啉和溴氰菊酯的敏感性。【结果】通过转录组数据和RT-q PCR筛选到羧酸酯酶基因LsCarE1(Gen Bank登录号:HM600723)在3个灰飞虱抗性品系中均过量表达。将LsCarE1基因按黑腹果蝇Drosophila melanogaster偏好的密码子优化后构建转基因载体质粒pUAST-att B-LsCarE1(Optimized),成功建立纯合的转基因果蝇品系UAS-LsCarE1(Optimized)。利用GAL4启动品系da-gal4与UAS-LsCarE1(Optimized)品系杂交,获得超量表达LsCarE1的果蝇品系da>LsCarE1(Optimized)。定量PCR检测发现,目标基因LsCarE1在超量表达品系da>LsCarE1(Optimized)中的表达量是对照品系UAS-LsCarE1(Optimized)中表达量的257.3倍;而另一对照品系da>gal4中没有检测到LsCarE1的表达。此外,黑腹果蝇内源的酯酶同源基因表达量显著低于目标基因的表达量。生物测定结果显示,与对照组da>gal4果蝇品系相比,启动超量表达LsCarE1的转基因果蝇da>LsCarE1(Optimized)对毒死蜱和吡虫啉的耐药性分别提高了4.19和2.46倍,但对溴氰菊酯的耐药性无显著变化。【结论】LsCarE1的过量表达与灰飞虱对毒死蜱和吡虫啉的抗性相关。

摘要: 【目的】雌激素相关受体(estrogen-related receptor,ERR)是一类依赖配体激活的转录因子,能感受外源物质胁迫调控靶基因的转录,参与外源物质的代谢过程。本研究旨在通过克隆灰飞虱Laodelphax striatellus ERR基因,分析其序列和在氟啶虫胺腈胁迫下表达谱,探析其生理功能及在杀虫剂代谢中的作用。【方法】根据灰飞虱转录组数据信息,利用RT-PCR克隆灰飞虱ERR基因,并进行生物信息学分析;通过实时荧光定量PCR,分析暴露于氟啶虫胺腈(0.76 ng/头)后,灰飞虱4龄若虫ERR基因在不同时间点和不同组织中的表达量。【结果】从灰飞虱中克隆到ERR基因,命名为Ls ERR(Gen Bank登录号:KY210878),其c DNA序列全长1 854 bp,开放阅读框长1 260 bp,编码419个氨基酸,预测编码蛋白的分子量为47.70 k D。序列分析显示,Ls ERR具有核受体(nuclear receptors,NRs)家族成员的共同特征性结构:DNA结合区(DNA-binding domain,DBD)(第75-168位氨基酸)和配体结合区(ligand-binding domain,LBD)(第194-416位氨基酸)。采用APSSP2法预测Ls ERR蛋白二级结构,其中α螺旋占43.53%,β折叠占5.49%,无规则卷曲占50.98%。其中,在DBD区,有6个β折叠和3个α螺旋;在LBD区,有3个β折叠和11个α螺旋。系统发育分析表明,Ls ERR与褐飞虱Nilaparvata lugens ERR亲缘关系最近。灰飞虱4龄若虫暴露于氟啶虫胺腈后,12 h时其体内Ls ERR基因上调表达,24 h时达到表达高峰,48 h时表达量下调;Ls ERR在头部微弱表达,在腹部特异性高表达。【结论】Ls ERR是参与灰飞虱代谢氟啶虫胺腈的候选基因。本研究为解毒酶基因的调控和新分子靶标农药的研制提供分子基础。

摘要: 【目的】为了明确光周期和遗传因子在稻飞虱翅型分化中的作用,研究了3种稻飞虱(褐飞虱Nilaparvata lugens、白背飞虱Sogatella furcifera和灰飞虱Laodelphax striatellus)翅型纯系或近纯系在不同光照时数下的翅型分化比率。【方法】以经过545代连续翅型筛选后的褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱的长翅型和短翅型纯系或近纯系为材料,在室内分别测定了其在长光照(16和20 h)、短光照(412 h)和正常光照(14 h)3类光周期条件下饲养后,雌、雄成虫中长翅和短翅个体出现的比率及存活率。【结果】白背飞虱和灰飞虱的长翅型纯系M♂×M♀或短翅型纯系B♂×B♀在不同光周期下的翅型比率均无显著差异(P>0.05)。褐飞虱短翅型近纯系B♂×B♀的雌虫短翅率和成虫总短翅率在不同光周期下也无显著差异(P>0.05),但雄虫短翅率在正常光照14 h和短光照4 h下显著高于长光照20 h下的(P<0.05)。当褐飞虱短翅型达到纯系后,其后代翅型在616 h光照条件下无显著差异。褐飞虱长翅型近纯系M♂×M♀的后代虽有短翅个体出现,但是雌虫和雄虫的各自短翅率在不同光周期下无显著差异(P>0.05),仅总体短翅率在12 h光照条件下的显著高于16 h下的(P<0.05)。褐飞虱长、短翅型杂交筛选品系M♂×B♀的雌虫短翅率随光照时数的延长而升高;灰飞虱杂交筛选品系M♂×B♀的短翅雄虫随光照时数的缩短而增多(P<0.05),但当筛选代次达到45代时,这种趋势不再显著。3种稻飞虱长翅型和短翅型纯系或近纯系若虫的存活率会稍低于长、短翅型杂交后代的存活率,但长、短翅型品系的存活率在616 h光照条件下差异不显著(P>0.05)。【结论】稻飞虱翅型分化对光周期的反应受飞虱本身遗传背景的影响,翅型纯系后代个体的翅型分化对光周期变化不敏感。