摘要: 【目的】长足大竹象Cyrtotrachelus buqueti消化道共生菌群参与了竹纤维素的降解。本研究旨在揭示长足大竹象幼虫消化道不同分段共生菌群异质性及木质纤维素的降解能力。【方法】通过对16S rRNA测序对长足大竹象幼虫消化道分段口器(YB)、前肠(YFG)、中肠(YMG)和后肠(YHG)进行菌群组成分析及功能预测;分析各消化道分段核心属细菌基因组中碳水化合物活性酶(carbohydrate active enzyme, CAZy)基因,预测木质纤维素降解能力;应用口器混合菌(MPJ)、前肠混合菌(FJ)、中肠混合菌(MJ)和后肠混合菌(HJ)悬液体外降解竹笋粉,检测共生菌群的木质纤维素的降解能力。【结果】长足大竹象幼虫消化道菌群多样性分析显示,YFG, YMG和YHG的菌群多样性大于YB,YFG的菌群物种多样性最高,而YB最低。YFG, YMG和YHG样本中厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)相对丰度最高,而YB中变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)相对丰度最高。核心属细菌基因组CAZy基因分析表明长足大竹象幼虫消化道中大多数细菌基因组中存在丰富的CAZy基因,且在拟杆菌属Bacteroides细菌基因组中尤为明显,预示其与木质纤维素的降解密切相关。体外降解竹笋粉实验结果表明,长足大竹象幼虫MPJ, FJ, MJ和HJ对竹笋粉纤维素的降解率分别为21.7%, 39.9%, 44.2%和21.0%,对半纤维素降解率分别为72.7%, 52.3%, 65.7%和61.5%,对木质素降解率分别为20.5%, 41.3%, 39.9%和37.9%。【结论】长足大竹象幼虫的消化道菌群的异质性可以影响木质纤维素降解能力,因而这些菌群可以作为分离高效木质纤维素降解菌的重要来源之一。本研究为竹生物质的工业转化利用提供部分参考信息。

摘要: 【目的】本研究旨在阐明长足大竹象Cyrtotrachelus buqueti内切葡聚糖酶最适反应条件,并挖掘长足大竹象消化道内切葡聚糖酶关键基因。【方法】采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)法,设置以羧甲基纤维素钠(MC)为反应底物的单因素和正交优化试验测定内切葡聚糖酶反应的最适条件。通过对长足大竹象发育转录组内切葡聚糖酶编码基因进行生物信息学分析,并将基因表达量与酶活性数据进行关联分析,筛选出发育时期中关键内切葡聚糖酶基因,采用实时荧光定量PCR对不同发育时期长足大竹象消化道内切葡聚糖酶关键基因表达量进行验证确定。【结果】研究表明,长足大竹象成虫内切葡聚糖酶的最适反应条件为:温度45℃,pH 5.6,底物浓度2%,酶比活力59.85 U/mg(雌)和52.87 U/mg(雄);幼虫内切葡聚糖酶的最适反应条件为:温度35℃,pH 4.8,底物浓度2%,酶比活力38.34 U/mg。筛选出长足大竹象消化道内切葡聚糖酶关键基因c64192_g1和c57057_g1。实时荧光定量PCR结果表明c64192_g1和c57507_g1基因在成虫时期表达量高于幼虫。【结论】长足大竹象雌雄成虫的内切葡聚糖酶比活力均高于幼虫,存在两个影响内切葡聚糖酶活性的关键基因c64192_g1和c57507_g1。这些研究成果丰富了内切葡聚糖酶来源,并为长足大竹象内切葡聚糖酶异源表达提供数据参考,进而为木质纤维素预处理和生物质能源的开发利用奠定理论基础。

摘要: 【目的】探索长足大竹象Cyrtotrachelus buqueti Guerin-Meneville成虫的交配行为规律。【方法】通过室内饲养和野外观察相结合的方法,记录了完整的交配过程,比较了不同寄主及虫体大小间交配行为的差异。【结果】长足大竹象一次完整的交配包括示爱、抱对、插入输精和配后保护4个阶段,雌雄都有多次交配行为。室内试验证明,长足大足象完整交配时间为21.71±1.84 min,其中示爱时间为0.46±0.05 min,抱对时间为6.18±0.38 min,插入输精时间为8.36±0.62 min,配后保护时间为6.71±0.79 min。雄虫初次交配时,在示爱、抱对和插入输精时间上均显著长于有交配经历的雄虫(P<0.05)。长足大竹象在不同寄主植物上的交配时间存在差异,在慈竹上的示爱时间(0.46±0.05 min)和插入输精时间(8.36±0.62 min)显著长于在唐竹、撑×绿杂交竹、孝顺竹和芦竹上的时间(P<0.05);在孝顺竹上的配后保护时间显著长于在其他植物上的时间(P<0.05)。长足大竹象成虫会选择最适体长的配偶进行交配,当雌虫体长≥3.3 cm和3.03.2 cm时,与不同体长的雄虫在示爱、抱对、插入输精和配后保护时间上都显著长于其他体长的雌虫(P<0.05)。林间长足大竹象的交配行为与室内观察结果基本一致。【结论】研究结果有助于了解长足大竹象交配过程,也对研究该虫的繁殖行为学及行为控制技术提供了依据。

摘要: 长足大竹象Cyrtotrachelus buqueti Guerin-Meneville是当前竹林主要害虫,专一地取食危害丛生竹笋梢。本研究应用电镜扫描、气质色谱联用(GC-MS)及触角电位(EAG)技术,分析了长足大竹象成虫触角的超微结构、不同竹笋挥发物的成分及其与成虫的触角电位反应,以期分析长足大竹象寡食竹笋的原因。结果表明长足大竹象成虫触角上感知竹笋挥发物的锥形感器数量最多、密度最大。气质色谱联用在竹笋挥发性物质中检测到28种物质,醛类物质相对含量最高,其次是醇类和酸类物质。EAG分析表明苯甲醛等13种竹笋挥发物的相对触角电位值显著高于对照,以苯甲醛的EAG值最高。结果提示丛生竹笋梢高含量和特有的挥发物成分可能是吸引长足大竹象取食竹笋的重要物质,长足大竹象对竹笋气味的识别很大可能是根据以苯甲醛为主要成分组成的、具有特定成分比例的化学指纹图谱。本研究为研制长足大竹象取食引诱剂提供了理论依据。

摘要: 为了确定我国南方竹林主要害虫长足大竹象Cyrtotrachelus buqueti Guerin-Meneville雌虫是否存在诱引雄虫的化学信息素以及所释放的相关化学信息素的成分,本研究利用风洞和"Y"型嗅觉仪测试到长足大竹象雄虫对雌虫及雌虫体表提取化合物具有正趋向行为反应,随后用GC-EAD和GC-MS对雌虫体表提取化合物进行了分析。在GC-EAD分析时发现雄虫触角对雌虫体表粗提液和体表物质标准品化合物的触角电位反应时有5个GC峰有电生理活性;通过质谱法确定这5个电生理活性GC峰的化学成分分别为苯酚、己酸乙酯、2-壬酮、壬醛和十五酸甲酯。风洞和GC-EAD分析表明,这5种成分的标准品化合物对长足大竹象雄虫具有诱引生物活性和触角电生理活性。结果说明长足大竹象雌虫体表粗提液中存在的苯酚、己酸乙酯、2-壬酮、壬醛和十五酸甲酯是长足大竹象成虫的化学信息素物质。