摘要: 昆虫传粉不仅在自然生态系统中发挥着十分重要的作用,也和农业生态系统中产量密切相关。众所周知,膜翅目昆虫是最重要的传粉昆虫。双翅目昆虫分布广,物种多,数量大,也是一类十分重要的传粉昆虫,但其传粉作用未受到足够的重视。本文主要综述了双翅目传粉昆虫的主要种类、传粉效力、传粉特征、与植物的协同进化以及双翅目昆虫传粉的生态学意义。据记载双翅目昆虫中至少有71个科涉及虫媒种类,目前有资料显示访花昆虫类群中双翅目约有54 417种,按涉及的种数排序居于昆虫纲传粉昆虫目中第4位。尽管双翅目昆虫单次访问可携带花粉量相对较少(相比于膜翅目),但是较高访问速率及庞大的个体数量,保证了其作为有效传粉者的地位。传粉综合征能够有效揭示植物与传粉者的协同进化关系,尤其是对一些专化传粉现象(如五味子科-瘿蚊系统)和泛化传粉的深入研究,更加深了我们对协同进化的理解。就生态学意义而言,一方面双翅目传粉昆虫是膜翅目传粉昆虫的有益补充,另一方面在一些特殊环境中,双翅目昆虫具有不可替代的作用。当前传粉昆虫(包括双翅目)数量急剧下降,而且双翅目昆虫的传粉价值还利用较少。结合我国当前的研究现状提出了以下未来研究重点:1)加深双翅目传粉效力和适应意义的案例研究以明确双翅目昆虫在传粉体系中的地位;2)加强栖息地格局变化与昆虫多样性的研究以明确栖息地改变对昆虫的影响程度;3)梳理访花和传粉、专化传粉和泛化传粉等关系以更加明确双翅目昆虫在与植物协同进化中的作用;4)逐步深入探讨花粉浪费和花粉竞争以探究传粉策略和植物繁殖策略。这些努力将为双翅目传粉昆虫的知识普及、资源保护与利用研究等方面提供参考。

摘要: 【目的】探讨家蚕Bombyx mori的潜在驯化基因——转录因子ZnF-706在鳞翅目(Lepidoptera)昆虫进化过程及家蚕驯化过程中的分子进化格局;并基于CRISPR/Cas9家蚕基因组编辑平台,探讨ZnF-706基因在家蚕中的功能。【方法】首先分析了家蚕ZnF-706序列特征,并利用已发表芯片数据调研该基因在家蚕幼虫组织中的表达格局;利用Phylogenetic Analysis byMaximum Likelihood (PAML)分支检验方法,分析该基因在鳞翅目不同类群中的分子进化格局。基于已发表的家蚕-野桑蚕Bombyx mandarina群体基因组多态性数据,对ZnF-706进行基因区域人工选择信号分析;对ZnF-706基因上游2 kb的调控区域进行单核苷酸多态性位点频率检测,发掘在家蚕群体中固定下来的突变位点;针对突变位点所在区域进行转录因子结合活性预测。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除ZnF-706基因,获得纯和突变体;以野生型家蚕为对照,检测突变体的茧重及蛹重变化。【结果】家蚕ZnF-706的编码蛋白具有典型的锌指蛋白结构域。ZnF-706在家蚕5龄第3天幼虫各组织中广泛表达,尤其表皮、脂肪体和生殖腺中有很高的表达量;该基因在鳞翅目、蚕蛾总科(Bombycoidea)及天蚕Antherea yamamai 3个分支中均呈现快速进化信号,在家蚕中有强烈的人工选择信号。该基因所在基因组区域的家蚕-野桑蚕种群分歧度参数Fst明显升高,家蚕群体中的群体多样性π明显降低,表明它位于一个选择扫荡区域内;该基因在家蚕-野桑蚕中的9个SNP位点存在于上游调控区,并位于转录因子结合活性区域内。该基因的纯合家蚕突变体ΔZn F-706生存力减弱,并且茧重以及蛹重与野生型家蚕相比都显著降低。但与黑腹果蝇Drosophila melanogaster中不同的是,家蚕中该基因的突变并不致死。【结论】ZnF-706可能在鳞翅目尤其是泌丝昆虫中进化,并在家蚕驯化过程中受到选择压力,提示其对于特征性状茧丝的变异可能发挥作用。该基因可能通过对丝蛋白基因的直接调控,或通过影响家蚕的生长发育而间接地影响茧丝性状。本研究不仅为探究家养动物人工选择机制提供了来自昆虫类材料的独有证据,也为后续深入开展家蚕重要经济性状的转录调控研究提供线索。

摘要: 【目的】总结中国细蛾科(Gracillariidae)寄主植物的种类,分析细蛾多样性与其寄主植物多样性之间的关系。【方法】依据国内外已有的文献资料,统计中国细蛾科寄主植物的种类;应用SPSS19. 0分析细蛾及其寄主植物多样性关系的数据。【结果】在中国,有寄主植物记载的细蛾149种,隶属4亚科37属;记载的寄主植物有435种,隶属49科153属,以豆科、壳斗科、杨柳科、蔷薇科、大戟科、蓼科和芸香科为主;寄主植物以被子植物中的双子叶植物为主,单子叶植物仅有3科,裸子植物只有1科。细蛾亚科的寄主植物种类最丰富,有43科129属430种,潜细蛾亚科的次之,有12科29属87种,叶潜蛾亚科的有5科10属38种,毛脉细蛾亚科的寄主植物种类最少,有4科5属7种。在细蛾的属级阶元,寄主植物多于2个科的细蛾有14个属;寄主植物种类最多的是丽细蛾属Caloptilia,有18科37属111种,潜细蛾属Phyllonorycter次之,有10科18属68种;寄主植物为单科、单属和单种的细蛾分别有23,10和5属。不同寄主植物上细蛾的种类也有差别,在寄主植物科级阶元,被2个属以上细蛾取食的寄主植物有22个科,其中豆科植物上细蛾属数最多,有14个属,大戟科和壳斗科植物上的细蛾属数次之,分别有8和7属;在属级阶元,有37属植物可被2属以上的细蛾取食,其余116属植物分别只被1属细蛾取食。相关性分析结果表明,在亚科级和属级阶元中,细蛾种数与寄主植物的科、属、种数均呈极显著正相关关系(R2> 0. 60,P <0. 01)。【结论】细蛾种类越丰富其寄主植物的范围就越广泛。总的来说,细蛾食性范围较为狭窄,以单食性和寡食性为主。

摘要: 【目的】在全基因组水平鉴定亮斑扁角水虻Hemetia illucens脂肪酸去饱和酶(fatty acid deaturase,FAD)基因,分析其时空表达格局,研究代表性双翅目昆虫FAD家族基因的系统发育和进化关系。【方法】以FlyBase数据库中的黑腹果蝇Drosophila melanogaster FAD氨基酸序列作为种子序列,通过本地Blastp的方法在全基因组范围搜索和鉴定亮斑扁角水虻和其他代表性双翅目昆虫的FAD家族基因;采用MEGA7.0软件通过邻接法(neighbor-joining method,NJ)推断该家族基因在双翅目昆虫中的系统发育关系,并构建了双翅目代表性昆虫FAD家族的系统发育进化树;基于亮斑扁角水虻转录组数据分析亮斑扁角水虻FAD基因在其代表性组织和生长发育时期中的表达格局并且利用RT-PCR进一步验证。【结果】本研究在亮斑扁角水虻全基因组中共鉴定到13个FAD基因,并预测了这些基因的部分特征。系统发育分析结果表明,编码亮斑扁角水虻FAD家族的基因某些成员发生了基因复制事件,例如Hill FAD-10和Hill FAD-12以及Hill FAD-9和Hill FAD-11基因;与此相反的是,亮斑扁角水虻某些FAD基因在双翅目昆虫中呈现出相似的进化模式,例如Hill FAD-5和Hill FAD-6基因,说明这些基因在双翅目昆虫进化中相对比较保守并且可能发挥重要作用。转录组数据分析及RT-PCR结果显示,亮斑扁角水虻FAD家族基因在其变态发育期间呈现不同的表达模式,其中,Hill FAD-2和Hill FAD-6在胚胎期、幼虫前期、蛹期和成虫期均有表达,Hill FAD-3主要集中于胚胎后期至4龄幼虫期间表达;与此相反,Hill FAD-4在整个发育阶段均呈现出低表达状态,说明FAD家族基因可能在亮斑扁角水虻变态发育过程中发挥不同作用。【结论】本研究结果不仅在全基因组范围鉴定了亮斑扁角水虻脂肪酸去饱和酶基因,而且预测了FAD基因家族在双翅目中的进化格局,有助于更好地了解FAD基因在物种生态适应性中发挥的作用;同时,我们鉴定的FAD基因在亮斑扁角水虻中的表达格局也提示了FAD基因在亮斑扁角水虻脂肪代谢过程中发挥重要作用。

摘要: 【目的】本研究旨在探讨DNA条形码对中国蛛缘蝽科(半翅目：缘蝽总科)物种界定的适用性。【方法】对中国蛛缘蝽科13属23种207个样本的线粒体COI基因DNA条形码序列进行扩增，并扩增稻缘蝽属Leptocorisa 3个物种的31条内转录间隔区1(ITS-1)序列作为辅助标记。使用MEGA 11软件计算种间和种内遗传距离(Kimura 2-parameter, K2P);采用邻接法(neighbor-joining, NJ)进行物种聚类分析；利用中介邻接网络算法构建单倍型网络图。【结果】基于线粒体COI DNA条形码序列得出测试的中国蛛缘蝽科所有23个种的种内平均K2P距离在2%以下，种间K2P距离在0.98%23.98%之间(平均17.50%)。多数物种彼此能够被较好地分开，且支持率较高。其中，中稻缘蝽Leptocorisa chinensis和大稻缘蝽L.oratoria共享部分COI单倍型，造成COI条形码无法区分二者，可通过ITS-1序列在单倍型网络分析中将二者区分。【结论】本研究得出的中国蛛缘蝽科中绝大部分物种的DNA条形码数据分析结果与基于形态特征的分类单元一致。然而，对于其中亲缘关系极近的物种，单靠线粒体数据尤其是COI条形码序列无法进行准确界定，需引入其他DNA序列或其他类型数据进行区分。