摘要: 【目的】明确植物次生代谢物质绿原酸对美国白蛾Hyphantria cunea幼虫生长发育和解毒相关蛋白活性的影响。【方法】将含不同浓度绿原酸(0,0.125%,0.250%,0.500%,1.000%和2.000%)的人工饲料饲养美国白蛾幼虫,测定各组中5龄幼虫6 d内的死亡率,各组中5龄幼虫在取食48 h时的营养效应指标,0.500%绿原酸处理组中幼虫(3龄幼虫开始)的生长发育,以及在取食36 h时各组中5龄幼虫肠道中的解毒相关蛋白活性。【结果】绿原酸处理组中美国白蛾5龄幼虫6 d内的死亡率随着人工饲料中绿原酸浓度的增大而逐渐升高,且显著高于对照组(取食含10%DMSO人工饲料的)。绿原酸对美国白蛾5龄幼虫的营养效应指标有显著影响,各处理组幼虫的相对取食量和近似消化率显著高于对照组,食物转化率显著低于对照组,除0.125%绿原酸处理组外,其余处理组幼虫的食物利用率和相对生长速率也显著低于对照组。0.500%绿原酸处理使美国白蛾3-5龄幼虫发育历期比对照组显著延长28.24%(3.7 d),老熟幼虫(6-7龄幼虫)的发育历期缩短8.97%(0.7 d),且幼虫总成活率、化蛹率、羽化率、雌雄性比及产卵量等各项指标均显著低于对照组。不同浓度绿原酸处理对美国白蛾幼虫肠道中的细胞色素P450酶(CYP450)、谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶(UGT)和ABC转运蛋白(ABC transporters)的活性具有显著影响,但对羧酸酯酶(CarE)活性未见显著影响。【结论】绿原酸可影响美国白蛾幼虫的存活率、食物利用效率、生长发育和繁殖,而美国白蛾幼虫可能通过调节食物利用率和诱导其解毒相关蛋白活性从而对食物中绿原酸产生适应性。

摘要: 【目的】为探究美国白蛾Hyphantria cunea在寄主转换过程中的消化生理机制奠定基础。【方法】通过筛选美国白蛾cDNA文库,克隆美国白蛾丝氨酸蛋白酶基因。荧光定量PCR检测该基因在美国白蛾不同发育阶段的表达特性;半定量RT-PCR和荧光定量PCR分别检测该基因在美国白蛾5龄幼虫体内不同组织中的分布及表达特性;荧光定量PCR检测取食不同寄主植物(美洲黑杨Populus deltoides,日本晚樱Cerasus serrulata var.lannesiana,山樱花Cerasus serrulata,喜树Camptotheca acuminata和法国梧桐Platanus orientalis)叶片后美国白蛾4龄幼虫中该基因的表达量。【结果】克隆获得美国白蛾丝氨酸蛋白酶基因HcSP1(GenBank登录号:MH663425),开放阅读框长882 bp,编码293个氨基酸,预测分子量为30.5 kD,理论等电点预测为9.86。编码蛋白N末端疏水区包含15个氨基酸组成的信号肽;具有丝氨酸蛋白酶的典型特征,即氨基酸序列中具有组氨酸(His)、天门冬氨酸(Asp)以及丝氨酸(Ser)残基组成的酶活性催化中心三元件;具有明显的胰蛋白酶前体的特征,即具有信号肽、激活肽以及胰蛋白酶N末端保守的起始氨基酸序列(IVGG)。NCBI BLAST比对结果表明美国白蛾HcSP1与其他鳞翅目昆虫丝氨酸蛋白酶的氨基酸序列一致性在50%70%之间。荧光定量PCR结果显示,HcSP1在美国白蛾幼虫不同发育阶段的相对表达量呈现动态的变化,并随着幼虫虫龄的增长呈现上升趋势。半定量RT-PCR及荧光定量PCR结果显示,HcSP1在美国白蛾5龄幼虫头部、唾液腺、中肠、脂肪体、表皮、马氏管和血淋巴等组织中均有表达且在幼虫中肠中表达量极高。与取食其他寄主植物叶片相比,美国白蛾取食喜树叶片后HcSP1的相对表达量明显升高,并显著高于取食其他寄主植物。【结论】本研究克隆获得美国白蛾丝氨酸蛋白酶基因HcSP1,检测了其在美国白蛾不同发育阶段、不同组织以及取食不同寄主植物叶片后的表达量,为探究美国白蛾在寄主转换过程中消化生理的机制奠定基础,也为美国白蛾的防治提供新的思路。

摘要: 【目的】明确寄主转换对美国白蛾Hyphantria cunea幼虫生长发育以及体内消化酶活性的影响，探究美国白蛾幼虫在不同寄主植物之间转换后的适应性与生理响应机制。【方法】在实验室条件下，人工饲料饲养美国白蛾一代后，第2代初孵幼虫分别持续饲喂落羽杉Taxodium distichum与日本晚樱Cerasus serrulata,建立室内美国白蛾落羽杉种群和日本晚樱种群。在两个种群幼虫发育至3龄时，分别取食原寄主和转换寄主植物，形成4个处理组，即持续取食落羽杉的美国白蛾种群(T-T)、持续取食日本晚樱的美国白蛾种群(C-C)、取食落羽杉转至取食日本晚樱的美国白蛾种群(T-C)和取食日本晚樱转至取食落羽杉的美国白蛾种群(C-T),测定其生长发育参数(发育历期、幼虫存活率、幼虫平均体重和蛹重)和5龄幼虫营养效应指标[相对生长率(relative growth rate, RGR)、相对取食量(relative consumption rate, RCR)、食物利用率(efficiency conversion of ingested food, ECI)、食物转化率(efficiency conversion of digested food, ECD)和近似消化率(approximate digestibility, AD)],并利用酶动力学方法检测了寄主转化过程中美国白蛾4龄幼虫中肠消化酶(总蛋白酶、强碱性胰蛋白酶、弱碱性胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶)活性。【结果】在寄主转换处理条件下，不同处理的美国白蛾发育历期、蛹重和幼虫存活率存在显著差异。T-T幼虫历期和蛹期均最短，幼虫存活率最高；C-C幼虫历期和蛹期均最长，幼虫死亡率最高；而转换寄主后，美国白蛾的生长发育指标与早期寄主上的有显著差异。T-C幼虫的相对取食量显著低于其他种群的，食物利用率和食物转化率均显著高于其他种群的。T-C幼虫的近似消化率最低，C-C幼虫的近似消化率最高，而其他2个种群间近似消化率无显著差异。寄主转换处理后，美国白蛾幼虫中肠消化酶呈现不同的活力水平，C-C幼虫中肠胰蛋白酶活性显著高于其他种群的、胰凝乳蛋白酶活性显著高于T-T和T-C种群的，C-C和C-T幼虫中肠淀粉酶活性显著高于其他处理种群，T-C幼虫中肠脂肪酶活性显著低于其他处理种群。【结论】美国白蛾幼虫在不同寄主转换后生长发育及消化酶活性均呈现不同程度的差异。本研究明确了寄主转换后美国白蛾幼虫的表型可塑型和消化生理的响应。结果为深入揭示美国白蛾对寄主植物的适应性及寄主植物介导的种群扩张成灾机制奠定了基础。

摘要: 【目的】探究热激蛋白70(heat shock protein 70, HSP70)基因在美国白蛾Hyphantria cunea抵御高温胁迫过程中的作用,为揭示美国白蛾的扩散机制以及预测潜在分布区提供理论支撑。【方法】利用PCR技术克隆美国白蛾HSP70基因,并进行生物信息学分析;利用qPCR技术检测新蜕皮的美国白蛾4龄第2天幼虫在25, 30, 35和40℃处理下HSP70基因的表达特性;构建美国白蛾HSP70的原核表达载体,并在大肠杆菌Escherichia coli BL21感受态细胞中诱导表达该蛋白,利用Ni(2+)-His柱纯化蛋白,并通过Western blot验证该蛋白;利用体外实验测定原核表达获得的重组蛋白在高温胁迫下的ATP酶活性。【结果】克隆获得美国白蛾2条HSP70基因HcHSP70(GenBank登录号:MT995848)和HcHSC70(GenBank登录号:MT261583),其ORF长度分别为1 917和2 061 bp,分别编码637和687个氨基酸,分子质量分别约为69.66和74.96 kD,等电点分别为5.90和5.96;氨基酸序列结构均含有3个高度保守的区域GIDLGTTYS, IFDLGGGTFDVSIL和VGGSTRIPKVQ,符合热激蛋白70家族的特征;蛋白三维结构均由N端ATPase功能域和C端底物结合功能域所组成。系统进化树显示HcHSP70与鳞翅目HSP70家族其他成员聚为一支,而HcHSC70与鳞翅目HSC70家族的其他成员聚为另一支。qPCR结果表明,新蜕皮的美国白蛾4龄第2天幼虫在热胁迫下HcHSP70的相对表达量显著上调,且在35℃处理2 h下达到峰值,而热胁迫下HcHSC70的表达响应较微弱。成功构建了HcHSP70的原核表达载体并在体外诱导表达。纯化后的重组蛋白HcHSP70具备ATPase活性,且在高温胁迫下酶活性稳定。【结论】本研究克隆获得美国白蛾2条HSP70基因HcHSP70和HcHSC70,明确了两条基因在高温处理下的表达特性;成功对美国白蛾HcHSP70进行原核表达及纯化,并证明重组蛋白HcHSP70在高温下具有稳定的ATPase活性,推测其在美国白蛾应对高温胁迫中发挥着重要作用。

摘要: 【目的】明确美国白蛾Hyphantria cunea对常见寄主植物的取食偏好,依据寄主植物中次生物质的含量及美国白蛾幼虫乙酰胆碱酯酶和解毒酶活性来探明美国白蛾对寄主植物的取食策略。【方法】以北京地区美国白蛾危害程度不同的8种植物(桑Morus alba、洋白蜡Fraxinus pennsylvanica、臭椿Ailanthus altissima、白榆Ulmus pumila、黑杨Populus nigra、垂柳Salix babylonica、西府海棠Malus micromalus和金银木Lonicera maackii)为寄主,通过室内饲养,测定美国白蛾4龄幼虫对不同寄主植物叶片的取食量、选择率及营养效应指标,划分其对寄主植物的取食偏好。对8种寄主植物中类黄酮、总酚、单宁含量以及取食不同寄主植物叶片的美国白蛾4龄幼虫体内乙酰胆碱酯酶和解毒酶活性进行测定。【结果】美国白蛾4龄幼虫对不同寄主植物具有选择差异,选择率大小则为洋白蜡和臭椿>桑>白榆>西府海棠、垂柳和金银木>黑杨。寄主植物叶片中类黄酮的含量与幼虫的取食量呈显著负相关(r=-0.657,P=0.017)。不同寄主植物对美国白蛾具有不同的营养效应。金银木饲喂组近似消化率(0.97%±0.01%)最高,相对取食量(2.92±0.49 g/g·d)也较高,但食物利用率(0.005%±0.01%)、食物转化率(0.005%±0.008%)和相对生长率(0.007±0.02 g/g·d)最低;西府海棠饲喂组相对生长率(0.34±0.04 g/g·d)最高,近似消化率(0.72%±0.10%)、食物利用率(0.16%±0.01%)、食物转化率(0.24%±0.06%)和相对取食量(2.19±0.38 g/g·d)均处于较高水平。取食不同寄主植物的美国白蛾幼虫乙酰胆碱酯酶(Ach E)、谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)、羧酸酯酶(Car E)和昆虫细胞色素P450(P450)的活性存在显著差异(P<0.01)。【结论】美国白蛾幼虫对不同寄主植物存在取食选择和营养效应差异,幼虫灵活的取食策略以及解毒代谢调节能力可能是其适应不同寄主的主要原因。