摘要: 【目的】地球生物时刻处于地磁场(geomagnetic field,GMF)环境影响下,迁飞昆虫也不例外。迁飞昆虫多可进行跨纬度长距离迁飞,其迁出与迁入地间必然存在地磁强度差异,进而影响迁飞昆虫的种群适合度。本研究旨在明确迁飞性昆虫的磁生物学效应及其地磁环境适应性,服务于迁飞害虫发生的预测预报。【方法】利用直流电型亥姆霍兹线圈模拟迁飞害虫褐飞虱Nilaparvata lugens春季迁出地(广州:GMF 45μT)与迁入地(南京:GMF 50μT)地磁场环境,调查了迁出地和迁入地地磁场强度变化对其生长发育与繁殖的影响。【结果】结果显示,与迁出地GMF 45μT下相比,迁入地GMF 50μT下褐飞虱卵历期略有缩短(0.50%),卵孵化率显著提高(6.11%),雌、雄若虫历期分别延长5.26%和2.37%,初羽化雌、雄成虫体重分别提高0.66%和9.56%,雌、雄成虫寿命分别缩短了35.34%和26.16%,雌成虫产卵量显著提高(30.13%),卵黄原蛋白基因Vg相对表达量显著提高(259.25%);此外,迁入地GMF 50μT还显著缩短了褐飞虱F_1代卵历期(2.52%),并显著提高了F_1代卵的孵化率(10.83%)。【结论】结果说明,每年春季北迁过程中褐飞虱所处的地磁场强度增加有利于其种群适合度提高,进而对其迁飞种群发生有利,并加重其暴发危害风险。

摘要: 【目的】克隆褐飞虱Nilaparvata lugens ATP合酶b亚基基因全长cDNA序列,并通过RNA干扰技术对该基因的功能进行研究,探讨其在褐飞虱防治中的潜在价值。【方法】根据本实验室获得的褐飞虱转录组测序数据提供的ATP合酶b亚基基因部分核心序列信息,以水稻品种TN1饲养的褐飞虱为材料,应用cDNA末端快速扩增技术(RACE)获得全长cDNA;通过实时荧光定量PCR技术研究其在褐飞虱不同发育阶段和5龄若虫不同组织中的表达谱;并利用褐飞虱2龄若虫通过饲喂法对该基因进行RNAi实验。【结果】成功克隆了褐飞虱ATP合酶b亚基基因ATPSb的全长cDNA序列(Gen Bank登录号:MF973493)。该序列包含一个843 bp的完整开放阅读框,编码280个氨基酸。荧光定量PCR表明,ATPSb基因的mRNA水平在褐飞虱不同发育阶段以1-2龄若虫期为高,随着龄期增大呈下降趋势,在雌成虫中也随着羽化时间增加而下降,在雄成虫中的表达量高于雌成虫。在5龄若虫不同组织中的表达量以胸部中为最高,头部、中肠、卵巢和脂肪体中相对表达量较低。从靶向ATPSb基因的RNA干扰第6天起,处理组中靶标基因的mRNA水平降低,并且RNA干扰对褐飞虱若虫具有显著致死效果;在RNA干扰后第18天时,对照组个体存活率仍保持在约80%的较高水平,而饲喂ds ATPSb的RNA干扰组基本无个体存活。【结论】本研究结果显示,ATPSb基因对褐飞虱的生存具有重要作用,靶向ATPSb基因的RNA干扰对褐飞虱具有显著的抑制效果,ATPSb基因可以作为褐飞虱防治的潜在靶标进行深入研究。

摘要: 【目的】明确褐飞虱Nilaparvata lugens体内可培养共生细菌的种类，探索其中芽孢杆菌类共生菌对褐飞虱微生物群和生长发育的影响。【方法】通过离体培养的方法，从褐飞虱两种不同致害性种群(TN1敏感种群和IR56高致害种群)中分离可培养共生细菌。通过16S rDNA测序对获得的可培养共生菌进行鉴定，在此基础上利用原位杂交研究了共生细菌在褐飞虱体内的分布。利用人工饲料添加抗生素和回补共生细菌的方式，研究了减菌和回补芽孢杆菌的处理对褐飞虱生长发育以及共生菌丰度的影响。比较了通过饲喂和显微注射对芽孢杆菌引入的影响，考察了芽孢杆菌的定殖与褐飞虱TN1种群致害性之间的相关性。【结果】利用离体培养法从褐飞虱中获得了15株不同的共生细菌，其中包括2株源于IR56高致害种群的芽孢杆菌类共生细菌BPH-S36和BPH-S33。原位杂交结果表明共生细菌在褐飞虱成虫唾液腺、肠道、脂肪体和雌虫内生殖器中均有分布，而在雄虫内生殖器中鲜有分布。体内共生细菌对褐飞虱的生长发育至关重要，共生细菌的减少导致褐飞虱存活率在第3和6天时显著下降，而回补共生芽孢杆菌BPH-S36或BPH-S33可使其存活率在第6天时显著上升。褐飞虱通过取食添加共生芽孢杆菌的人工饲料可使芽孢杆菌的相对丰度增加23.224.5倍，而通过若虫显微注射并不能够提高芽孢杆菌的相对丰度。随着共生芽孢杆菌的增加，类酵母共生菌(yeast-like symbiont, YLS)的相对丰度也显著增加512倍。芽孢杆菌BPH-S36的引入使褐飞虱敏感种群TN1在抗性水稻IR56上的存活率由52.1%±1.5%显著提高至64.2%±3.0%。【结论】共生细菌在褐飞虱唾液腺、肠道和卵巢中广泛分布。抗生素处理能够有效降低其体内共生细菌的丰度，从而导致存活率下降。人工饲喂法可以使外源共生细菌在褐飞虱体内成功定殖。源于致害性强的褐飞虱种群中的芽孢杆菌BPH-S36可提高该种群对抗性水稻品种IR56的致害性。

摘要: 【目的】探明褐飞虱Nilaparvata lugens E3泛素连接酶基因NlHECTD2的分子特性、表达模式及生物学功能。【方法】基于褐飞虱转录组数据，PCR克隆NlHECTD2全长cDNA序列并进行生物信息学分析；利用qRT-PCR检测NlHECTD2在卵、1-5龄若虫、初羽化24 h内雌成虫和1-5日龄雌成虫中及3日龄雌成虫头、胸、腹、肠道和卵巢中的表达量；初羽化褐飞虱雌成虫单头注射0.05μL dsNlHECTD2 (5 000 ng/μL),利用qRT-PCR检测RNAi后24, 48和72 h时NlHECTD2的表达量，并检测褐飞虱血淋巴中类酵母共生菌(yeast-like symbiont, YLS)的数量、褐飞虱雌成虫存活率、单雌产卵量和卵孵化率。【结果】克隆获得了褐飞虱NlHECTD2基因全长cDNA序列(GenBank登录号：XM＿039427060.1),其开放阅读框长2 850 bp;NlHECTD2编码950个氨基酸，无信号肽，包含1个具有泛素连接酶(E3)亚类的C端催化结构域。系统发育分析表明，NlHECTD2与半翅目其他昆虫HECTD2s聚为一支，与烟粉虱Bemisia tabaci HECTD2亲缘关系最为接近。qRT-PCR结果显示，NlHECTD2具有明显的时空表达特异性，在褐飞虱3日龄雌成虫腹中的表达量最高。RNAi结果显示，与注射dsGFP对照比较，注射dsNlHECTD2能够显著抑制NlHECTD2的表达量，使褐飞虱血淋巴中的YLS数量极显著下降，导致褐飞虱雌成虫存活率、单雌产卵量及卵孵化率极显著下降。【结论】NlHECTD2与褐飞虱体内YLS释放到血淋巴这一过程紧密相关，并在褐飞虱的生长发育及繁殖过程中发挥重要作用，可作为褐飞虱防控的潜在靶标。

摘要: 【目的】探究氯化钙(calcium chloride, CaCl_2)和水杨酸(salicylic acid, SA)单独以及复合浸种对水稻抗褐飞虱Nilaparvata lugens的影响。【方法】分别用20 mmol/L CaCl_2溶液(CaCl_2)和1 mmol/L SA溶液(SA)单独以及复合(SA+CaCl_2)浸泡水稻种子48 h,以蒸馏水浸种为对照，待水稻长至分蘖期，检测褐飞虱3龄若虫取食胁迫下经不同浸种处理的水稻植株叶鞘中防御基因转录因子基因OsWRKY70和OsWRKY53、水杨酸信号转导通路关键调控基因OsNPR1及合成水杨酸关键基因OsPAL1的相对表达量，防御酶苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia lyase, PAL)、过氧化物酶(peroxidase, POD)、多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)和β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3 glucanase, β-1,3-GA)活性，以及褐飞虱在各浸种处理的水稻植株上的存活率和发育历期。【结果】没有褐飞虱取食的情况下，经CaCl_2和SA单独以及复合浸种处理的水稻叶鞘中各防御基因表达量均无显著差异；而褐飞虱3龄若虫取食胁迫对照水稻叶鞘中OsWRKY53,OsNPR1和OsPAL1表达量在褐飞虱取食180 min时较未取食处理的对照水稻叶鞘中的显著增加；经CaCl_2浸种处理的水稻叶鞘中OsNPR1和OsPAL1表达量分别在褐飞虱取食90和120 min时最高，均显著高于相同时间点对照水稻叶鞘中的，OsWRKY70表达量在各取食时间都高于SA单独以及与CaCl_2复合浸种的水稻叶鞘中的；经SA浸种处理的水稻叶鞘中OsWRKY53和OsPAL1分别在褐飞虱取食180和90 min时显著高于其他浸种处理的水稻叶鞘中的；而经SA+CaCl_2浸种处理水稻叶鞘中OsWRKY53表达量在褐飞虱取食90和120 min时显著高于其他浸种处理的水稻叶鞘中的，OsNPR1表达量在褐飞虱取食60和180 min时显著高于其他浸种处理的水稻叶鞘中的，OsPAL1表达量在各取食时间都显著低于其他浸种处理的水稻叶鞘中的。对酶活性的影响方面，无褐飞虱取食的情况下，经CaCl_2浸种处理的水稻叶鞘中PAL和β-1,3-GA活性及SA浸种和SA+CaCl_2浸种处理的水稻植株叶鞘中PAL, POD, PPO和β-1,3-GA活性显著高于对照水稻叶鞘中的；而遭受褐飞虱取食后，对照水稻叶鞘中4种防御酶活性与未经褐飞虱取食的水稻叶鞘中的相比都显著升高，经CaCl_2和SA单独和复合浸种处理的水稻叶鞘中PAL, POD和PPO酶活性的升高幅度都高于对照水稻叶鞘中的，SA+CaCl_2浸种处理对POD酶活性有明显诱导作用；褐飞虱若虫取食经CaCl_2和SA单独以及复合浸种处理的水稻植株8 d时，其存活率分别比对照低9.03%,13.82%和19.61%,且若虫历期显著延长，其中经SA+CaCl_2浸种处理的水稻植株上取食的褐飞虱若虫存活率最低。【结论】CaCl_2和SA单独和复合浸种对水稻叶鞘中OsWRKY70,OsWRKY53,OsNPR1和OsPAL1表达量及PAL, POD, PPO和β-1,3-GA等防御酶活性有不同的诱导效应，CaCl_2和SA复合浸种对水稻抵御褐飞虱为害有一定协同增效的作用。