摘要: 【目的】作为矢量场的地磁场(Geomagnetic field, GMF)不仅可为生物提供定向(定位)信息,并可能影响生物的进化。磁场强度的变化对生物生理、代谢和行为等可产生影响,本研究以迁飞性昆虫为模式生物,探究GMF强度变化对其生长发育的影响,进一步明确其对GMF强度变化的磁响应策略。【方法】以水稻迁飞性害虫灰飞虱Laodelphaxstriatellus为研究对象,利用亥姆霍兹线圈模拟近乎抵消GMF强度的近零磁场(Near-zeromagneticfield,NZMF),明确GMF强度缺失这一极端处理(NZMFvs.GMF)对灰飞虱生长发育的生物学效应。【结果】与GMF相比,NZMF显著延长了若虫历期(+8.23%)及雄成虫寿命(+35.60%)(P <0.05),显著缩短了雌成虫寿命(–17.68%)并显著降低了雌(–15.82%)雄(–15.21%)成虫体重(P <0.05),但NZMF对灰飞虱卵的发育历期影响不显著。【结论】相对于GMF对照,NZMF显著影响灰飞虱若虫和成虫的生长发育,且对灰飞虱成虫寿命的磁生物学效应表现出雌雄二型现象。

摘要: 【目的】在真核生物中验证隐花色素蛋白(Cryptochrome)/铁硫簇蛋白(Iron-sulfur cluster assembly1)的相互作用,研究2种蛋白在褐飞虱Nilaparvata lugens发育和生殖过程中的作用,为二者在磁感受机制中的协同作用及磁场对昆虫生理状态的调控机制提供依据和新的研究方向。【方法】通过酵母双杂交系统对褐飞虱Ⅰ型隐花色素蛋白/Ⅱ隐花色素蛋白与铁硫簇蛋白的相互作用进行验证。在褐飞虱3龄若虫和羽化第1天成虫中建立Ⅰ型隐花色素蛋白和铁硫簇蛋白基因RNAi(RNA interference)沉默模型,并采用RT-qPCR检测2个基因沉默效率,统计沉默虫体的若虫历期和产卵量。【结果】褐飞虱Ⅰ型隐花色素蛋白与铁硫簇蛋白存在相互作用,而Ⅱ隐花色素蛋白与铁硫簇蛋白不存在相互作用。褐飞虱3龄若虫和羽化第1天成虫中成功建立Ⅰ型隐花色素蛋白和铁硫簇蛋白基因RNAi沉默模型,在注射dsRNA后第2天、第4天和第6天时,2个基因的沉默效率均能达到70%以上。Ⅰ型隐花色素蛋白和铁硫簇蛋白基因沉默虫体的若虫历期无明显变化,但是产卵量受到显著性抑制。【结论】褐飞虱Ⅰ型隐花色素蛋白和铁硫簇蛋白存在相互作用,二者在褐飞虱生殖过程中发挥重要作用。

摘要: 【目的】了解次生物质对褐飞虱的抗性机理,筛选高抗性的水稻种质资源,为水稻抗褐飞虱品种的选育及后续推广应用提供理论依据。【方法】采用标准苗期集团筛选法(SSST法)评价了9份水稻种质资源对褐飞虱的抗性水平,测定了不同抗性水平材料叶片中黄酮、总酚和草酸等次生物质的含量,利用气相色谱/质谱(GC/MS)分析了高抗、中抗和敏感品种水稻幼苗叶片化学成分。【结果】岳恢9113(Bph15)为高抗,抗性分数(AS)<60%;岳恢9113(Bph14)、R715、岳恢9113(Bph14+Bph15)、蜀恢527(Bph6)为中抗,抗性分数值介于61%-80%之间,TN1、F638、F669、F660表现为敏感,抗性分数值>80%。岳恢9113中的黄酮含量为10.13μg/mL,总酚含量为74.63μg/mL,草酸含量为24.35μg/mL,均高于敏感材料TN1。高抗水稻品种岳恢9113中的3-壬醇,1,2,6,7-二聚氧基-3,7-二甲基-乙酸盐、2,4-二甲基苯甲醛、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、2-氧戊二酸、2-正丙基苯酚含量高于中抗R715和敏感TN1两个水稻品种。【结论】次生物质黄酮、总酚和草酸含量与水稻抗性呈显著正相关,3-壬醇,1,2,6,7-二聚氧基-3,7-二甲基-乙酸盐、2,4-二甲基苯甲醛、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚这些物质可能与抗褐飞虱有一定相关性。

摘要: 【目的】褐飞虱Nilaparvata lugens (St?l)是水稻的重要害虫之一,主要刺吸水稻韧皮部汁液为害,对水稻生产造成严重的产量和经济损失。为研究水稻响应褐飞虱取食的分子机制,对褐飞虱取食6 h后的苗期水稻进行转录组测序及基因差异表达分析。【方法】采用illumina二代测序技术获得褐飞虱取食前后水稻组织的转录组数据,利用RSEM软件进行基因表达定量和DEseq2进行差异表达分析;从差异表达基因中随机选取20个基因采用荧光定量PCR技术进行验证;采用GeneMerge软件对差异表达基因进行KEGG和GO富集分析。【结果】褐飞虱取食后,水稻转录组中的1 104个基因出现了差异表达,其中435个基因表达上调,669个基因表达下调。荧光定量PCR结果显示,20个差异表达基因中18个基因的表达变化趋势和测序结果一致,证明了转录组分析结果可靠。GO和KEGG富集分析表明,表达上调基因主要与水稻氧化应激、海藻糖合成及次生化合物代谢有关,显著富集在14个KEGG通路和30个GO功能分类中;而表达下调基因主要参与水稻纤维素、蛋白质及脂肪酸合成过程,显著富集在29个KEGG通路和26个GO功能分类。在差异表达基因中,分别有61个转录因子和13个水杨酸和茉莉酸信号通路相关基因。【结论】褐飞虱取食激发了水稻的应激反应和保护机制,同时还降低了营养合成的过程,是飞虱为害造成水稻减产的原因之一。本研究初步揭示了苗期水稻响应褐飞虱取食的差异表达基因,为研究水稻-褐飞虱互作机制以及褐飞虱抗性水稻品种培育提供了参考和依据。

摘要: 【目的】海藻糖参与植物对逆境胁迫的响应与适应过程,本文旨在明确海藻糖对水稻生理生化特性及抗褐飞虱影响,将有助于全面探索海藻糖对水稻的潜在作用,为后续研究提供参考和依据。【方法】本实验在外施10 mmol·L(-1)和50 mmol·L(-1)浓度的海藻糖后,测定水稻超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性,丙二醛(MDA)和可溶性糖含量,褐飞虱取食后植株功能损失系数(FPLI)及利用刺吸电位技术(EPG)研究褐飞虱的取食行为。【结果】外施10 mmol·L(-1)和50 mmol·L(-1)浓度的海藻糖后,POD活性和可溶性糖含量显著上升,MDA含量显著下降,并且显著提高了水稻植株的功能损失指数,EPG结果发现海藻糖处理明显增加了N4波的持续时间。【结论】适量的海藻糖改善水稻抗非生物胁迫的能力,但并不有利于对褐飞虱抗性的提高。