摘要: 【目的】烟碱型乙酰胆碱受体(nicotinic acetylcholine receptors, nAchRs)作为昆虫中枢神经系统中重要的神经递质受体，是乙基多杀菌素的重要靶标。本研究旨在克隆草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda nAchR基因，并探析其对乙基多杀菌素胁迫的响应。【方法】基于前期草地贪夜蛾转录组数据，采用RT-PCR和RACE分别克隆草地贪夜蛾nAchRα6和α7亚基基因；乙基多杀菌素(0.400 mg/L)处理草地贪夜蛾3龄幼虫48 h后，采用RT-qPCR技术检测nAchRα6和α7亚基基因的表达量的变化。【结果】nAchRα6亚基基因(GenBank登录号：MT951400)开放阅读框长1 506 bp,编码502个氨基酸，并具有跨膜区与信号肽；nAchRsα7亚基基因(GenBank登录号：MW557608)开放阅读框长1 524 bp,编码508个氨基酸，并具有跨膜区与信号肽。根据氨基酸多序列比对分析，草地贪夜蛾nAchR亚基α6和α7具有烟碱性乙酰胆碱受体α家族典型特征。0.400 mg/L乙基多杀菌素胁迫48 h后，草地贪夜蛾3龄幼虫nAchRα6亚基基因表达量显著增加，而nAchRα7亚基基因表达量无显著性变化。【结论】乙基多杀菌素可能作用于草地贪夜蛾的nAchRα6亚基。本研究为深入研究草地贪夜蛾对乙基多杀菌素的靶标抗性机制奠定了初步基础。

摘要: 【目的】为揭示草地贪夜蛾Spodoptera furgiperda幼虫取食Bt蛋白后与中肠上相关ATP结合盒转运子(ATP-binding cassette transporter, ABC)蛋白基因的表达量变化的关系。【方法】分别使用含活化晶体蛋白Cry1Ab (LC_(70)=240.2μg/g)和Cry1Fa (LC_(70)=270.0μg/g)蛋白的人工饲料饲喂草地贪夜蛾4龄幼虫48 h,利用高通量测序对中肠进行转录组测序并进行生物信息学分析，筛选处理后差异表达基因；利用RT-qPCR验证差异表达ABC基因的表达量。【结果】与饲喂正常人工饲料的对照相比，饲喂含240.2μg/g Cry1Ab和270.0μg/g Cry1Fa的人工饲料后草地贪夜蛾4龄幼虫中肠转录组中分别检测到1 305和1 202个差异表达基因。Cry1Ab和Cry1Fa处理组与对照组之间分别有994和912个差异表达基因被GO功能注释到生物学过程、分子功能和细胞组分三大类。在最终筛选到的9个差异表达的ABC家族基因中，Cry1Ab处理组与对照组之间有4个差异表达ABC基因，3个上调，1个下调；Cry1Fa处理组与对照组之间有5个差异表达ABC基因，2个上调，3个下调；Cry1Ab和Cry1Fa处理组与对照组之间有2个ABC基因(LOC118267200和LOC118267201)表达量均显著上调。RT-qPCR验证结果表明，与对照组相比，Cry1Ab处理组有3个ABC基因表达量极显著上调，2个ABC基因表达量下调；Cry1Fa处理组有5个ABC基因表达量上调，1个ABC基因表达量下调。【结论】Cry1Ab和Cry1Fa蛋白的摄入可以影响草地贪夜蛾幼虫中肠一些ABC家族基因的表达量变化，这些基因的表达量变化与昆虫抗性产生有关。经比对后发现，ABCC家族与ABCG8基因表达量变化显著。本研究为下一步明确草地贪夜蛾体内ABC转运蛋白在Bt蛋白杀虫机制中的作用，以及合理使用Bt蛋白防治草地贪夜蛾及延缓抗性提供了理论依据。

摘要: 【目的】测定草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda 3个信息素结合蛋白(pheromone binding protein, PBP)(SfruPBP)对草地贪夜蛾及同域近缘种劳氏粘虫Leucania loreyi性信息素及腺体组分的结合特性，探究草地贪夜蛾这3个SfruPBPs在两种昆虫不同性信息素组分识别中的作用。【方法】以pET-30a(+)为载体分别构建草地贪夜蛾3个SfruPBPs的原核表达质粒，导入大肠杆菌Escherichia coli并培养至OD_(600)=0.60.8后，加入IPTG进行这3个SfruPBPs的诱导表达，采用Ni-NTA琼脂糖磁珠进行蛋白纯化；利用荧光竞争结合实验测定这3个SfruPBPs与草地贪夜蛾和劳氏粘虫的共14种性信息素和腺体组分的结合特性。【结果】原核表达获得SfruPBP1-3重组蛋白，进一步纯化后电泳检测得到单一且预期大小的目的蛋白。荧光竞争结合实验测定发现，在草地贪夜蛾和劳氏粘虫已报道的总计14种性信息素和腺体组分中，SfruPBP1对这两种害虫的性信息素主组分Z9-14∶Ac特异性强结合，K_i=0.80μmol/L;SfruPBP2结合谱较广，除对性信息素次要组分Z7-12∶Ac及腺体组分12∶Ac,E7-12∶Ac和Z10-14∶Ac强结合(K_i<1.00μmol/L)外，还对性信息素主组分Z9-14∶Ac及腺体组分Z9-12∶Ac和11-12∶Ac具中等结合能力(1.00μmol/L<K_i<4.00μmol/L);SfruPBP3仅对腺体组分Z9-12∶Ac具中等结合能力(K_i=1.36μmol/L)。在上述与SfruPBP具有强或中等结合能力的组分中，Z9-14∶Ac,Z7-12∶Ac及12∶Ac也是劳氏粘虫的性信息素或腺体组分，但3个SfruPBPs对劳氏粘虫的特有腺体组分Z7-14∶Ac均无明显结合能力。【结论】草地贪夜蛾3个SfruPBPs均在其性信息素感受中发挥作用，但不同SfruPBPs具有明显的组分选择性；这3个SfruPBPs对劳氏粘虫的腺体特有组分Z7-14∶Ac均无明显结合能力。

摘要: 【目的】探究深度学习在草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda成虫自动识别计数上的可行性,并评估模型的识别计数准确率,为害虫机器智能监测提供图像识别与计数方法。【方法】设计一种基于性诱的害虫图像监测装置,定时自动采集诱捕到的草地贪夜蛾成虫图像,结合采集船形诱捕器粘虫板上草地贪夜蛾成虫图像,构建数据集;应用YOLOv5深度学习目标检测模型进行特征学习,通过草地贪夜蛾原始图像、清除边缘残缺目标、增加相似检测目标(斜纹夜蛾成虫)、无检测目标负样本等不同处理的数据集进行模型训练,得到Yolov5s-A1, Yolov5s-A2, Yolov5s-AB, Yolov5s-ABC 4个模型,对比在不同遮挡程度梯度下的测试样本不同模型检测结果,用准确率(P)、召回率(R)、F1值、平均准确率(average precision, AP)和计数准确率(counting accuracy, CA)评估各模型的差异。【结果】通过原始图像集训练的模型Yolov5s-A1的识别准确率为87.37%,召回率为90.24%,F1值为88.78;清除边缘残缺目标图像集训练得到的模型Yolov5s-A2的识别准确率为93.15%,召回率为84.77%,F1值为88.76;增加斜纹夜蛾成虫样本图像训练的模型Yolov5s-AB的识别准确率为96.23%,召回率为91.85%,F1值为93.99;增加斜纹夜蛾成虫和无检测对象负样本训练的模型Yolov5s-ABC的识别准确率为94.76%,召回率为88.23%,F1值为91.38。4个模型的AP值从高到低排列如下:Yolov5s-AB>Yolov5s-ABC> Yolov5s-A2>Yolov5s-A1,其中Yolov5s-AB与Yolov5s-ABC结果相近;CA值从高到低排列如下:Yolov5s-AB>Yolov5s-ABC>Yolov5s-A2>Yolov5s-A1。【结论】结果表明本文提出的方法应用于控制条件下害虫图像监测设备及诱捕器粘虫板上草地贪夜蛾成虫的识别计数是可行的,深度学习技术对于草地贪夜蛾成虫的识别和计数是有效的。基于深度学习的草地贪夜蛾成虫自动识别与计数方法对虫体姿态变化、杂物干扰等有较好的鲁棒性,可从各种虫体姿态及破损虫体中自动统计出草地贪夜蛾成虫的数量,在害虫种群监测中具有广阔的应用前景。

摘要: 【目的】本研究旨在通过克隆草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的海藻糖合成酶(trehalose-6-phosphate synthase)基因SfTPS,分析其在草地贪夜蛾不同发育阶段、不同组织中的表达水平及不同温度胁迫时5龄幼虫中的相对表达量,为进一步探究TPS在草地贪夜蛾生长发育及抗逆应激反应中的功能奠定基础。【方法】运用RT-PCR技术克隆草地贪夜蛾SfTPS的全长编码区,并进行生物信息学分析。运用RT-qPCR技术检测SfTPS在草地贪夜蛾不同发育阶段(卵、1-6龄幼虫、蛹和成虫)、5龄幼虫不同组织(体壁、中肠和脂肪体)中和经短期(2, 4和8 h)高(35℃)低温(10℃)胁迫后5龄幼虫中的表达变化。【结果】克隆获得2 571 bp的草地贪夜蛾TPS cDNA序列,命名为SfTPS(GenBank登录号:MT920672),全长开放阅读框(ORF)长2 481 bp,编码的826个氨基酸具有TPS和TPP两个保守结构域。同源比对和系统进化分析表明,昆虫TPS蛋白具有较高的保守性,SfTPS与斜纹夜蛾S.litura的TPS亲缘关系最近,序列一致性达到99.15%。SfTPS中α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲占比分别为38.14%, 12.23%和48.55%;SfTPS的三级结构为同源二聚体。RT-qPCR结果表明,SfTPS在草地贪夜蛾卵期和1-5龄幼虫期低表达,在6龄幼虫期、蛹期和成虫期高表达,且草地贪夜蛾变态前后SfTPS的表达量变化较大。组织分布结果显示,SfTPS在5龄幼虫脂肪体中表达量最高。草地贪夜蛾5龄幼虫经28 h低温(10℃)和高温(35℃)胁迫后,SfTPS的相对表达量显著高于对照(25℃),分别为对照的4.439.34和2.506.03倍。【结论】SfTPS基因在草地贪夜蛾生长发育过程及抵御高低温度胁迫中可能具有重要作用。