摘要: 【目的】硅可增强植物对多种植食性昆虫的抗性。本研究旨在了解硅处理对水稻叶鞘硅化程度及其对白背飞虱Sogatella furcifera刺吸和寄主选择行为的影响,以明确施硅增强水稻对白背飞虱的抗性的部分机制。【方法】采用扫描电镜观察施硅水稻的叶鞘硅化程度;利用刺吸电位技术记录白背飞虱若虫刺吸行为;采用笼罩法测定白背飞虱雌成虫栖息和产卵选择性。【结果】与不施硅的对照相比,硅处理(0.16和0.32 g SiO_2/kg土壤)增加了水稻叶鞘硅细胞的数量,延长了白背飞虱若虫刺吸行为中非刺探波和路径波的总时间,缩短了取食韧皮部汁液的时间。在选择性测定中,与对照组相比,白背飞虱雌成虫对0.16和0.32 g SiO_2/kg土壤处理的水稻的栖息率分别降低48.0%和67.4%,在其上的产卵量分别降低34.8%和46.1%。【结论】施硅增加水稻对白背飞虱的排驱性,阻碍白背飞虱的刺吸行为,因此有助于增强水稻对白背飞虱的抗性。

摘要: 【目的】本研究旨在明确我国东北地区灰飞虱Laodelphax striatellus种群遗传变异及种群遗传结构,阐明种群间遗传分化与基因流。【方法】利用9对微卫星引物对采自我国东北地区15个地理种群的375头灰飞虱样品进行测序与分析;利用GeneAlex6.51, GENEPOP4.0.9和STRUCTURE 2.3.4等软件分析灰飞虱地理种群间的遗传多样性、遗传分化、基因流及种群遗传结构。【结果】在所分析的375头灰飞虱个体中,各位点平均有效等位基因数Na=6.898;总体上,灰飞虱不同地理种群遗传多样性较高(平均观测杂合度Ho=0.548;平均期望杂合度He=0.582),各种群间基因流较低(Nm=0.660)。UPGMA聚类树、PCoA及STRCTURE分析结果表明,东北地区灰飞虱种群分为两分支:吉林(JL)和沈阳(SY2012,SY2013和SY2014)种群聚为一支;其余种群聚为一支。AMOVA分析结果表明,灰飞虱遗传变异主要来自种群内(87%),种群间变异水平较低(13%)。【结论】中国东北地区灰飞虱遗传多样性较高,不同地理种群存在一定程度的遗传分化,且基因交流较低,存在一定的种群遗传结构。

摘要: 【目的】分析RNAi及取食不同品种水稻后白背飞虱Sogatella furcifera多铜氧化酶4(multicopper oxidase 4, MCO4)基因的表达差异和生物学效应,以期为该基因的功能研究提供理论依据。【方法】通过生物信息学技术方法分析白背飞虱MCO4基因的核苷酸和氨基酸序列;利用RNAi技术沉默白背飞虱3龄若虫的MCO4基因,检测显微注射法和饲喂法的沉默效率,研究该基因被干扰后对白背飞虱3龄若虫存活率的影响;白背飞虱成虫取食不同抗性水稻品种24 h后,采用RT-qPCR检测其体内MCO4基因表达量的变化,并统计其体重。【结果】白背飞虱MCO4基因的核苷酸序列全长为2 166 bp,编码721个氨基酸。显微注射法进行MCO4基因的RNAi可成功沉默白背飞虱的MCO4基因,且沉默效率远高于饲喂法。MCO4基因被RNAi沉默后白背飞虱3龄若虫存活率显著低于正常若虫的。与取食水稻感虫品种TN1相比,取食水稻抗虫品种IR26的成虫MCO4基因表达量显著增加,且成虫体重显著降低。【结论】显微注射法可以更好地干扰白背飞虱MC04基因的表达。沉默MCO4基因对白背飞虱3龄若虫的存活率有显著影响,我们推测MCO4基因在白背飞虱取食水稻中具有重要的作用。

摘要: 【目的】明确亲本体色和环境因素对长绿飞虱Saccharosydne procerus F1代成虫体色的影响及不同体色成虫个体在不同环境中产卵量、交配率、成虫寿命的变化。【方法】长绿飞虱不同体色(黑化与非黑化)亲本所产若虫在室内经不同温度(30℃和22℃)和光周期(20L∶4D和16L∶8D)组合处理,观察成虫黑化率;将不同体色的成虫同样经历这些温度和光周期组合处理,记录成虫寿命、产卵量和交配率变化,分析不同因素对其的贡献率。【结果】长绿飞虱不同体色亲本所产若虫在实验室内经过上述温度和光周期组合处理后,成虫黑化率变化范围为18.6%60.8%。若虫期高温、长光照以及黑化亲本均显著增加子代中黑化个体的比例。低温短光照条件下非黑化个体寿命显著长于黑化个体,高温长光照则相反;黑化个体交配率与产卵量随着温度和光照时间的下降而下降,非黑化个体的交配率与产卵量则主要受到光周期影响。统计分析表明,在几种因子中,温度对长绿飞虱的交配率变化贡献率最高,为39.1%;光周期对长绿飞虱体色及产卵量变化贡献率最高,分别达到42.5%和47.4%。体色与温度交互作用对长绿飞虱雌、雄成虫寿命的贡献率最高,分别可达50.3%和60.6%。【结论】本研究表明,若虫期光周期对长绿飞虱成虫体色变化影响最显著,且该虫体色变化在一定程度上改变了其成虫生物学特性,提高了该虫对环境的适应性。

摘要: 【目的】昆虫中海藻糖主要通过海藻糖合成酶(trehalose-6-phosphate synthase, TPS)在脂肪体中合成,当昆虫受极端环境胁迫时TPS能够诱导海藻糖累积从而起到保护作用。本研究旨在分析白背飞虱Sogatella furcifera两个TPS基因的发育和组织表达模式及其对糖类物质代谢调控功能,探究TPS基因在白背飞虱生长发育中的具体作用。【方法】基于实验室前期获得的两个海藻糖合成酶基因SfTPS1和SfTPS2片段序列,在本实验中也进行了基因克隆和测序筛选,比对两者确定了白背飞虱两个TPS基因序列。并通过MEGA 7.0软件构建基于氨基酸序列的白背飞虱与其他昆虫TPS的系统发育树。利用qRT-PCR技术检测这两个基因在白背飞虱不同发育阶段(4龄第1天若虫至3日龄成虫)和成虫不同组织(头、足、翅、中肠、脂肪体、表皮和马氏管)中的表达情况。合成这两个基因的dsRNA,并注射到白背飞虱5龄第1天若虫中进行RNAi。在RNAi 48和72 h后检测白背飞虱海藻糖酶基因TRE1-1,TRE1-2和TRE2的表达变化,海藻糖、葡萄糖和总糖原含量以及海藻糖酶活性。【结果】克隆获得白背飞虱SfTPS1和SfTPS2,ORF分别为2 424和2 115 bp,编码氨基酸数目分别为807个和704个,预测蛋白质分子量分别为90.37和80.56 kD,等电点分别为6.08和6.10。而且白背飞虱2个TPS氨基酸序列与褐飞虱Nilaparvata lugens TPS1和TPS2的一致性最高。发育阶段表达模式表明,白背飞虱TPS基因SfTPS1和SfTPS2在4龄若虫到成虫阶段都有表达;组织表达模式表明,SfTPS1和SfTPS2在成虫马氏管、中肠和表皮中的表达较为显著。当SfTPS1被RNAi后,TRE1-1和TRE2的表达水平与对照组(dsGFP注射组)相比分别为略有上升和显著升高,TRE1-2的相对表达水平在SfTPS1被RNAi 48 h后显著上升而在72 h后显著下降;可溶性海藻糖酶活性无显著变化,膜结合型海藻糖酶活性显著增加;白背飞虱5龄若虫体内海藻糖、葡萄糖和总糖原含量显著上升。TRE1-2和TRE2基因的表达水平在SfTPS2被RNAi 48 h后显著升高,而在72 h后两基因的表达水平却显著下降;TRE1-1基因的表达水平在注射dsSfTPS2 48和72 h后均显著上升。可溶性海藻糖酶活性在SfTPS2被RNAi 48 h后显著下降,72 h后显著上升;膜结合型海藻糖酶活性在SfTPS2被RNAi 72 h后显著增加。白背飞虱5龄若虫体内葡萄糖含量在SfTPS2基因RNAi 48 h后显著减少,但在72 h后海藻糖、葡萄糖和总糖原含量显著上升。【结论】通过调节白背飞虱体内TPS基因的表达影响TRE1-1,TRE1-2及TRE2基因的表达水平,进而调控体内海藻糖的含量,该结果为后期采用TPS为靶标基因用于害虫防治提供理论依据。