摘要: [目的]探究松墨天牛Monochamus alternatus雌成虫卵巢发育过程,从日龄的角度对松墨天牛卵巢发育进行分级,并且判断引诱剂野外诱捕雌成虫的发育状态,为松墨天牛高效防控提供参考。[方法]对达到0,5,10,15,20,30,40和15日龄交配前后的松墨天牛雌成虫以及引诱剂诱集雌成虫进行生物解剖,观察卵巢发育状态。[结果]松墨天牛雌成虫卵巢发育过程分为5级:发育前期(0-5日龄):卵巢管透明纤细,无卵黄沉积;卵黄沉淀期(5-15日龄):卵巢管内含有少数乳白色和淡黄色未成熟的卵粒;卵巢成熟期(15-20日龄):卵巢管内包含大量完全成熟的卵粒,呈长纺锤形,黄色饱满有光泽;产卵盛期(20-40日龄):输卵管萼中堆满成熟卵粒,中输卵管和侧输卵管中存在待产的卵粒;衰老期(≥40日龄):卵巢管、输卵管萼和输卵管逐渐萎缩。交配后的雌成虫能够形成受精卵,输卵管萼膨大、形态清晰;未交配的雌成虫无法形成受精卵,卵粒堆积在输卵管中无法产出,输卵管萼未分化完全、形态不清晰。野外诱集结果显示,不同日龄的雌成虫诱集量具有显著性差异,其中处于产卵盛期的雌成虫占比最多,占总量的54.90%±5.50%;卵巢成熟期、衰老期和卵黄沉淀期的雌成虫占比较少,分别占总量的31.37%±5.52%,11.76%±1.54%和1.96%±0.51%;没有诱集到发育前期的雌成虫。[结论]松墨天牛雌成虫发育至15-20日龄达到性成熟;交配行为能够促进松墨天牛雌成虫卵巢发育。引诱剂可以诱捕到大量刚性成熟的松墨天牛成虫,对于减少松墨天牛产卵量,降低下一代发生基数,降低松材线虫传播几率具有积极意义。

摘要: 媒介昆虫可传播寄生虫和病毒,如疟原虫、寨卡病毒和登革热病毒等,每年在全球范围内造成重大的经济损失与人员伤亡。农业害虫则每年造成农作物产量的重大损失,严重威胁着全球粮食安全。然而,目前基于化学防治等手段已不足以完全控制害虫的发生与危害。同时,使用化学农药会诱导产生抗性,造成环境污染和农药残留等。因此,生产上亟需开发新型害虫控制策略。近年来,随着基因组测序技术和基因编辑技术的发展,针对目标害虫种群及其特定靶标基因的遗传控制技术迅速发展。相比传统的有害生物防控手段如化学防治等,害虫遗传控制策略具有物种特异性、环境友好和防控高效等优势。本文主要综述了研究较为广泛的几种害虫遗传控制技术,包括昆虫不育技术(sterile insect technique,SIT)、昆虫显性致死释放(release of insects carrying a dominant lethal,RIDL)技术以及基因驱动(gene drive,GD)技术等的研究现状与应用案例。最后,我们对害虫遗传控制技术研究及其在农业害虫防治中的应用做出了几点展望:(1)建立稳定高效的遗传操作体系;(2)鉴定生殖细胞或其他组织中高效的启动子,以提高基因编辑或基因转化的效率;(3)解析害虫性别决定通路和挖掘参与害虫生殖发育的关键基因。

摘要: 近60年来,熏蒸剂磷化氢被广泛用于储藏物害虫的防治。但是,长期、不合理地使用磷化氢,导致害虫抗药性的广泛产生。了解磷化氢的毒理机制可以为磷化氢抗性机制研究提供思路。早期的研究发现,磷化氢通过干扰神经传导、抑制能量代谢和破坏氧化还原系统,引起害虫死亡;但近年的研究表明,磷化氢致死害虫的主要机制是抑制能量生成和通过干扰氧化还原系统来增加氧化损伤。早期的研究发现,害虫对磷化氢的抗性机制主要包括主动排斥磷化氢、保护性昏迷和增强解毒酶活性。近年来,随着基因组学、蛋白组学和代谢组学的应用,相继出现一些新的磷化氢抗性理论,如穿透抗性、磷化氢作用靶标敏感性降低、能量代谢模式调整。越来越多的研究表明,二氢硫辛酰胺脱氢酶突变、抗氧化酶和解毒酶活性增强是主要的抗性机制,而能量代谢模式调整可能是抗性形成初期的重要机制。采用基因渐渗的方法研究害虫磷化氢抗性突变的适合度代价可以更精准地预测抗性突变的进化方向。研究害虫的磷化氢抗性机制和抗性突变的进化潜力不仅有助于理解害虫抗药性的形成和生物的进化,同时对害虫的磷化氢抗性监测和治理有重要的意义。

摘要: [目的]探究褐飞虱Nilaparvata lugens如何适应抗性水稻品种YHY15,并为研究环状RNA(circular RNA,circRNA)在褐飞虱对抗性水稻适应机制中的作用奠定基础。[方法]利用高通量测序技术鉴定生物型1和生物型Y褐飞虱的circRNA,并统计其类型和分布。分析生物型1和生物型Y褐飞虱间circRNA表达差异,并对circ RNA来源基因进行GO功能注释和KEGG富集分析。[结果]生物型1和生物型Y褐飞虱共鉴定到19个circRNA,分布在9条染色体上,其中17个circRNA由剪接位点之间的外显子构成,2个circRNA由剪接位点之间的所有碱基构成,17个circRNA长度在200～800 bp。生物型Y褐飞虱的circRNA表达丰度与表达量比生物型1褐飞虱的更高。分析结果表明,在生物型1褐飞虱克服抗性水稻YHY15形成新的生物型Y的过程中,在自然选择压力下,circRNA的表达出现变化,推测这种变化影响了褐飞虱新生物型的形成。KEGG分析结果表明,鉴定到的生物型1和生物型Y褐飞虱circRNA来源基因主要富集到自噬相关通路上。[结论]褐飞虱长期取食抗性水稻,导致褐飞虱消化、解毒、代谢能力进化,能降解抗性水稻为抵御褐飞虱而产生的次生代谢物。鉴定到的生物型1和生物型Y褐飞虱的circRNA来源基因与细胞自噬相关,表明褐飞虱通过细胞自噬过程应答抗虫水稻,这种应答反应促进褐飞虱适应抗虫水稻,致害性增强和生物型形成。

摘要: [目的]将已获得的中华蜜蜂Apis cerana cerana转录组纳米孔长读段数据比对到东方蜜蜂A.cerana参考基因组,进行注释基因的结构优化,鉴定未注释的新基因和新转录本并进行功能注释以及预测其SSR位点、完整ORF和转录因子(transcription factor,TF)家族及成员的分析验证,完善现有的东方蜜蜂参考基因组序列和功能注释。[方法]基于已获得的高质量的接种蜜蜂球囊菌Ascosphaera apis的中华蜜蜂工蜂4,5和6日龄幼虫肠道转录组纳米孔测序数据,使用gffcompare软件将已鉴定到的全长转录本比对到东方蜜蜂参考基因组以优化已注释基因的结构;采用gffcompare软件鉴定参考基因组上未注释的新基因和新转录本,再通过比对Nr,KOG,eggNOG,GO和KEGG数据库进行功能注释;使用MISA,TransDecoder v3.0.0和animalTFDB 2.0软件分别预测SSR位点、完整ORF和TF家族及成员。[结果]共对东方蜜蜂参考基因组上已注释的4 648个基因结构进行了优化,对1 336个基因同时延长了5'UTR和3'UTR,分别延长了1 688个基因的5'UTR和1 624个基因的3'UTR;共鉴定到2 148个新基因,其中分别有818,298,587,359和333个新基因可注释到Nr,KOG,eggNOG,GO和KEGG数据库;共鉴定到3 5432条新转录本,其中分别有30 974,21 222,29 025,19 852和9 214个新基因可注释到上述5个数据库;共发掘出2 2541个SSR位点,其中单、双、三、四、五和六碱基重复的SSR数量分别为9 960,4 862,1 924,275,50和20个,混合SSR的数量为2 486个,分布频率最高的类型是单碱基重复(153.37个/Mb);共预测到58个TF家族及1 611个成员;共预测出2 8775个完整ORF,其中编码长度分布在100～200个氨基酸的ORF(38.99%)最多。[结论]研究结果优化了东方蜜蜂参考基因组上已注释基因的结构,并补充了参考基因组上未注释的新基因、新转录本、SSR、完整ORF及TF。

摘要: [目的]筛选出促黑化条件下中华按蚊Anopheles sinensis蛹体壁中表达变化最显著的基因类群,并初步探究它们与黑色素前体累积及表皮结构特征间的相关性。[方法]在Grace's昆虫细胞培养基中添加黑色素前体多巴(dopa)和多巴胺(dopamine),对化蛹20 min内中华按蚊体壁进行体外培养,对照组(CK)中不添加黑色素前体,培养16 h时利用体视显微镜观察黑色素前体处理组与对照组蛹体壁着色和表皮截面特征;通过Illumina测序平台对黑色素前体处理组与对照组蛹体壁进行转录组测序,对差异表达基因(different expression genes,DEGs)进行GO功能分类和KEGG通路富集分析;分析被显著富集的基因注释和染色体分布;利用qRT-PCR验证转录组数据。[结果]多巴和多巴胺处理组中华按蚊蛹体壁与表皮截面相比于CK明显黑化,且多巴处理组着色程度最深;多巴和多巴胺处理组中华按蚊蛹表皮相比于CK明显增厚,且增厚程度与黑化程度相关。多巴处理组vs CK与多巴胺处理组vs CK比较组的DEGs分别为2 952和697个,且下调基因居多;这两类比较组间共有上调的DEGs有223个,共有下调的DEGs有347个。DEGs的GO功能注释结果表明,在上述比较组以及两比较组间共有的上调DEGs被显著富集到表皮结构组分(GO:0042302)。KEGG通路富集分析结果显示,多巴处理组vs CK比较组上调的DEGs被显著富集到剪切体通路,下调的DEGs被显著富集到Toll-Imd和Hippo信号通路;在多巴胺处理组vs CK比较组中下调DEGs被显著富集到自噬通路;这两比较组间共享的DEGs没有被显著被富集的通路;65个被富集的上调表皮蛋白基因来自于CPR,CPF,TWDL,CPLC和CPAP5个家族,并分布于3条染色体,其中部分成员成簇分布;qRT-PCR结果显示,两比较组中所选择的共有上调的12个表皮蛋白基因的表达情况与转录组数据趋势一致。[结论]本研究在组学水平上证实了蚊虫体壁组织中黑色素的过量累积能够诱导大量表皮蛋白基因的显著上调表达,并使得其表皮结构特征发生改变。研究结果为后续探索黑色素前体对表皮结构基因的调控机制,以及理解昆虫表皮重要组分间的互作模式对昆虫适应性状的影响提供了新的视角。

摘要: [目的]探究芫荽Coriandrdrum sativum精油对桃蚜Myzus persicae的生物活性和对吡虫啉的增效作用,以及桃蚜对芫荽精油胁迫的响应机制。[方法]分别测定芫荽籽精油和芫荽叶精油对桃蚜成蚜的24 h熏蒸活性(精油浓度为200,100,50,25,12.5和6.25μL/mL)和触杀活性(精油浓度为12.5,6.25,3.125,1.563和0.781μL/mL)半致死浓度(median lethal concentration,LC_(50))值;配制浓度为4.0,2.0,1.0,0.5和0.25 mg/L的吡虫啉,分别添加体积分数为0.05%的芫荽叶精油和芫荽籽精油,采用浸叶法处理桃蚜成蚜,48 h时检测芫荽籽精油和芫荽叶精油对吡虫啉的增效作用;检测LC_(50)芫荽叶精油和籽精油触杀处理桃蚜成蚜48 h时保护酶超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和过氧化物酶(peroxidase,POD),解毒酶羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)和谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione-S-transferase,GST)及乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,AChE)的活性。[结果]芫荽籽精油和芫荽叶精油对桃蚜成蚜的24 h触杀LC_(50)分别为1.63和3.72μL/mL,24 h熏蒸LC_(50)分别为14.69和34.15μL/mL。增效试验结果表明,添加体积分数0.05%芫荽籽精油和芫荽叶精油后,吡虫啉对桃蚜成蚜的LC_(50)值分别为0.99和1.51 mg/L,增效比分别为4.78和3.13。与空白对照组相比,LC_(50)芫荽籽精油和芫荽叶精油触杀处理桃蚜成蚜48 h时,保护酶SOD和CAT活性均显著增强,但POD活性没有明显变化;解毒酶CarE和GST及AChE活性均显著增强,其中,芫荽籽精油处理组桃蚜成蚜SOD,GST和AChE活性分别是芫荽叶精油处理组的1.58,1.20和1.34倍。[结论]芫荽籽精油和芫荽叶精油对桃蚜均具有触杀和熏蒸活性,且均对吡虫啉表现出增效作用,其中芫荽籽精油效果更强;桃蚜可通过升高体内保护酶SOD,CAT活性和解毒酶CarE,GST及AChE活性来应对芫荽精油杀虫成分的胁迫。

摘要: [目的]本研究旨在鉴定瓜实蝇Zeugodacus cucurbitae雄性决定因子基因MoY上游调控序列,并探索该序列在胚胎早期驱动MoY表达对瓜实蝇性别决定的影响,为后续的瓜实蝇转基因品系的构建提供参考依据以及可用元件。[方法]使用基因组步移法扩增瓜实蝇Y染色体连锁的MoY上游序列并测序,将获得的上游序列连接MoY的CDS区构建其驱动MoY表达的质粒;将MoY表达质粒注射进瓜实蝇新鲜的胚胎中,待胚胎孵化后观察成虫的表型以及性比并提取基因组DNA,通过使用基因组DNA扩增MoY以判断获得的MoY上游调控序列是否具有驱动MoY表达的功能,同时分析MoY在胚胎中的表达对性别决定的影响。[结果]克隆并获得瓜实蝇MoY上游1660 bp序列,构建该序列驱动MoY表达的质粒p1660。由注射胚胎发育而来的瓜实蝇雄成虫18头,雌成虫13头,另外发现3头成虫的生殖器发育异常且MoY的扩增结果为阴性,确认为间性个体。[结论]本研究通过对MoY进行基因组步移扩增发现所获得的瓜实蝇MoY上游调控序列具有驱动MoY表达的活性,当MoY于瓜实蝇胚胎早期表达可使原本发育为雌性的个体出现性别逆转的现象。

摘要: [目的]为了更好地利用性信息素进行番茄潜叶蛾Tuta absoluta的测报和防控,深入研究其运动、求偶和交配行为的昼夜节律。[方法]针对番茄潜叶蛾成虫,采用视频记录和二维轨迹分析其运动;固相微萃取(solid-phase microextraction,SPME)吸附提取和GC-MS分析雌蛾性信息素;2022年8-9月在四川省西昌市番茄大棚开展番茄潜叶蛾田间诱捕试验,根据诱捕结果分析番茄潜叶蛾成虫性信息素滴度与日龄和昼夜节律的关系,室内养虫笼内观察交配行为,并抽样解剖观察分析番茄潜叶蛾雄成虫的生殖系统发育与日龄关系。[结果]结果表明,在室内环境下,雌雄成虫的运动发生在暗期第5小时开始至光期第2小时结束,但进入暗期第5-7小时为高峰期,其运动时间和距离在雌雄及所测日龄(1-7)之间均没有差异。番茄潜叶蛾的性信息素在1-11日龄成虫中都能检测到,日龄之间其滴度没有显著差异。雌成虫性信息素在整个24 h内都可检测到,且不同时段之间差异不显著。交配没有显著影响性信息素滴度。田间雄成虫被诱捕到的时间段在暗期第7小时h至光期第2小时。番茄潜叶蛾羽化当天就可以交配,交配率在3日龄为最高,之后则下降,交配持续时间在日龄之间没有显著差异。交配的昼夜节律则发生在暗期第7和10小时,进入光期之后则无新增的交配。雄成虫精巢体积随着日龄的增加而减少,依据性诱雄成虫的体积大小推算其日龄在3-7日龄。[结论]番茄潜叶蛾的求偶和交配时间发生在暗期的末段,雌成虫性信息素滴度在不同日龄和昼夜节律保持持续的高水平,交配也不影响其滴度。性诱雄成虫的年龄偏大,其精巢体积与7日龄的一致,多数可能已经交配。研究结果为不仅深入了解了番茄潜叶蛾的求偶和交配行为,而且为开发基于性信息素的防控技术提供依据。

摘要: [目的]探究肠道细菌代谢产物溶血磷脂酸(lysophosphatidic acid,LPA)对蜜蜂摄食行为的影响。[方法]对照组饲喂普通的蔗糖溶液,处理组饲喂含有LPA的蔗糖溶液,构建补充LPA的意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica模型,利用群体水平取食测定法和个体水平取食测定法计算意大利蜜蜂6日龄成蜂的取食量,利用食物敏感度测定方法检测LPA对意大利蜜蜂成蜂食物敏感度的影响,最后对意大利蜜蜂成蜂的头胸腹和整个个体分别进行重量测定。[结果] LPA会减少意大利蜜蜂成蜂在群体和个体两个水平上的取食量,对照组和处理组的群体水平每日平均取食量分别为4.23和2.38 mL。LPA不会影响意大利蜜蜂成蜂对食物的敏感度,也不会影响蜜蜂对不适口食物的消耗量。统计不同饥饿水平蜜蜂的食物消耗量发现,LPA会使意大利蜜蜂成蜂的饥饿感钝化,即使是饥饿状态下,处理组成蜂的取食量未能达到对照组的正常水平。对比意大利蜜蜂成蜂头胸腹和整个个体的重量发现,LPA降低成蜂的食物摄入导致头胸腹和整个个体重量显著下降。[结论]蜜蜂肠道细菌的代谢产物LPA会抑制宿主意大利蜜蜂成蜂的食物摄入,进而引起体重下降。