期刊信息
  • 月刊(每月20日出版)
    1950年创刊
    主管:中国科学院
    主办:中国科学院动物研究所
       中国昆虫学会
    国内邮发代号:2-153
    国外发行代号:Q61
    ISSN 0454-6296
    CN 11-1832/Q
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1. 西双版纳入侵长足捷蚁与土著黄猄蚁的种间竞争
吕晓艳, 刘霞, 张媛
昆虫学报    2021, 64 (10): 1196-1204.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.10.009
摘要618)      PDF(pc) (1508KB)(94)    PDF(mobile) (1508KB)(40)    收藏

【目的】入侵物种能够通过竞争影响本地物种的种群,从而影响入侵地的生物多样性。长足光捷蚁Anoplolepis gracilipes是全球最具破坏力的入侵蚂蚁之一。本研究旨在明确西双版纳地区入侵长足捷蚁与土著优势种蚂蚁黄猄蚁Oecophylla smaragdina之间的竞争关系。【方法】通过野外调查和室内控制试验相结合的方法,观察和对比分析长足捷蚁和黄猄蚁的体型大小,雾凉季和雨季的巢穴外觅食活动规律,觅食能力(搜寻食物的时间、在觅食时间内召集的最大工蚁数),打斗行为(不同打斗组合的攻击强度和死亡率)以及对饥渴的耐受性(无食物和水分供应时平均存活时间和存活率随时间的变化)。【结果】长足捷蚁工蚁体长(3.66±0.06 mm)显著小于黄猄蚁工蚁(8.27±0.16 mm)。在雾凉季时,长足捷蚁具有比黄猄蚁更长的觅食活动时间;而在雨季时,两种蚂蚁均在下午温度较高时段觅食活动的个体数量减少。苹果、蜂蜜和火腿肠3种食物作为诱饵时,长足捷蚁具有更快搜寻食物的能力,4~8 min便能找寻到食物,而黄猄蚁需要8~21 min才能找寻到食物,此外在寻找到食物后,长足捷蚁也有更快召集同伴的能力。在人工控制试验中,1头长足捷蚁和1头黄猄蚁同时存在时主要以不攻击和低强度攻击为主,而当两种蚂蚁中的任意其中一种的个体数量增加到5头时,攻击强度会显著增加,两种蚂蚁均存在种间协作行为。在饥渴状态下,两种蚂蚁工蚁的平均存活时间差异不显著,但长足捷蚁最长存活120 h,黄猄蚁最长存活96 h。【结论】在西双版纳地区,长足捷蚁相较于土著黄猄蚁具有更强的觅食的能力,雾凉季觅食活动时间更长,暗示长足捷蚁可能具有较强的温度适应能力。有必要加强对这一入侵蚂蚁的研究,并密切关注其种群在该地区的发展。

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2. 11种常用农药对地熊蜂工蜂的毒性和风险评估
王宏栋, 韩冰, 王玉赛, 韩双, 王汝明, 李冬刚
昆虫学报    2021, 64 (11): 1350-1358.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.11.012
摘要607)      PDF(pc) (1517KB)(77)    PDF(mobile) (1517KB)(13)    收藏

【目的】评估常用农药对地熊蜂Bombus terrestris的生态风险,为设施大棚合理施用农药提供科学依据。【方法】分别采用饲喂法和接触法测定了6种杀虫剂(虫螨腈、高效氯氟氰菊酯、氟吡呋喃酮、螺虫乙酯、异丙威和除虫脲)、3种杀螨剂(丁氟螨酯、唑螨酯和联苯肼酯)及2种杀菌剂(春雷霉素和啶酰菌胺)共11种常用农药对地熊蜂成年工蜂的急性经口和急性接触毒性,并评估其生态风险性。【结果】11种农药经饲喂法测定,对地熊蜂工蜂的急性经口毒性除高效氯氟氰菊酯、异丙威和虫螨腈为高毒,氟吡呋喃酮和唑螨酯为中毒外,其余药物均为低毒。经接触法测定,对地熊工蜂的急性接触毒性除高效氯氟氰菊酯和异丙威为高毒,虫螨腈为中毒外,其余药物均为低毒。生态风险评估表明,对地熊蜂工蜂而言,异丙威和高效氯氟氰菊酯的经口与接触毒性为中风险,氟吡呋喃酮、啶酰菌胺、除虫脲、唑螨酯、联苯肼酯、螺虫乙酯、春雷霉素、丁氟螨酯的经口与接触毒性为低风险;虫螨腈的经口毒性为中风险,接触毒性为低风险。【结论】在设施作物花期使用地熊蜂授粉时,建议禁用异丙威、高效氯氟氰菊酯和虫螨腈这3种存在中风险的农药,慎重使用氟吡呋喃酮和唑螨酯这2种农药,以避免对地熊蜂造成危害,而另外6种低毒农药可根据田间情况合理施用,并可采取通风晾晒、设置间隔期等方式降低农药对地熊蜂的生态风险。

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3. 敲除 ebony基因导致二化螟体表黑色素沉积(英文)
孙浩, 黄镜梅, 刘艳, 葛文超, 王帅, 杨凤霞, 高聪芬, 吴顺凡
昆虫学报    2021, 64 (12): 1367-1376.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.12.002
摘要577)      PDF(pc) (9438KB)(269)    PDF(mobile) (9438KB)(118)    收藏

 【目的】二化螟Chilo suppressalis是中国和其他亚洲地区为害水稻的重要害虫。由于缺乏遗传学操作工具,对二化螟的功能基因组学研究受到严重限制。本研究的目的是借助一个标记基因ebony,在二化螟体内建立CRISPR/Cas9介导的基因编辑体系。【方法】以家蚕Bombyx mori ebony蛋白作为参考序列,通过TBLASTN程序在二化螟基因组数据库获得二化螟ebony基因的cDNA序列;通过PCR技术克隆二化螟ebony全长序列并进行生物信息学分析;运用qRT-PCR技术分析二化螟ebony基因在不同发育阶段(卵、幼虫、预蛹、蛹和雌雄成虫)和4龄幼虫不同组织(头、表皮、脂肪体、肠道和马氏管)中的表达模式;借助基于CRISPR/Cas9的基因编辑技术,把sgRNA/Cas9蛋白复合物显微注射到二化螟新鲜的卵内(产卵后2 h内),靶向敲除二化螟ebony基因。【结果】克隆得到二化螟Csebony基因(GenBank登录号: MZ846208)的全长cDNA序列,开放阅读框长为2 586 bp,共编码861个氨基酸。Csebony蛋白质的分子质量为9.5 kD,理论等电点为5.10,且在N端没有信号肽。结构域分析显示,Csebony有3个保守的结构域。系统发育树显示,Csebony与玉米螟Ostrinia furnacalis的ebony亲缘关系最近。qPT-PCR结果显示Csebony基因在蛹期和头部高表达。敲除Csebony导致二化螟幼虫、蛹以及成虫黑色素沉积。【结论】本研究结果表明,Csebony参与了二化螟表皮颜色模式的调控;CRISPR/Cas9基因组编辑技术可在二化螟中有效应用。借助标记基因在非模式生物中快速建立CRISRP/Cas9基因编辑体系,可为二化螟的功能基因组学研究提供有价值的遗传学工具。

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4. 多巴脱羧酶对异色瓢虫生殖力的调控机制
陈旭, 田仁斌, 徐庆宣, 李姝, 王甦, 臧连生, 肖达
昆虫学报    2022, 65 (1): 1-9.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2022.01.001
摘要374)      PDF(pc) (4841KB)(193)    PDF(mobile) (4841KB)(43)    收藏

【目的】为了探究多巴脱羧酶(DOPA decarboxylase, DDC)对异色瓢虫Harmonia axyridis生殖力的影响及其调控机制。【方法】利用RNA干扰技术(RNA interference, RNAi),将异色瓢虫4龄幼虫的DDC基因(HaDDC)抑制表达, 成虫羽化后第8天开始统计20 d内累计产卵量及产卵后第3天统计子代卵孵化率。同时解剖异色瓢虫雌成虫卵巢,观察比较处理组(dsHaDDC注射组)和对照组(dsGFP注射组)羽化后第8天成虫卵巢组织形态并统计卵巢管数量;观察比较处理组和对照组羽化后第14和20天成虫卵巢管中卵的发育情况。【结果】异色瓢虫雌雄成虫HaDDC基因均通过RNAi被抑制表达后,成虫20 d内累计产卵量为38.67±7.80粒,与对照组(371.33±84.31粒)相比显著降低; 雌成虫或雄成虫HaDDC基因被抑制表达后,20 d内累计产卵量分别为135.50±2838和76.00±14.00粒,均与对照组差异显著。HaDDC基因均被抑制表达的雌雄成虫交配后,其子代卵孵化率为0。异色瓢虫成虫羽化后第8天,处理组中雌虫的卵巢组织形态和卵巢管数量与对照组无显著差异。羽化后第14天的异色瓢虫成虫卵巢形态饱满,双侧卵巢管中有卵母细胞发育,但与对照组相比,处理组卵巢组织中未见成熟的卵粒。【结论】基于上述研究结果,初步判断多巴脱羧酶通过参与异色瓢虫卵母细胞到成熟卵粒的发育过程,进而调控其生殖力。

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5. RNAi沉默王浆主蛋白1(Mrjp1)基因对意大利蜜蜂工蜂学习和记忆的影响
蔚添添, 邱园妹, 候梦赏, 王天宝, 苏松坤, 李志国
昆虫学报    2021, 64 (10): 1145-1152.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.10.003
摘要342)      PDF(pc) (1284KB)(96)    PDF(mobile) (1284KB)(79)    收藏

【目的】前期研究发现经吡虫啉处理的意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica(简称“意蜂”)工蜂学习能力下降,转录组学分析表明王浆主蛋白1(major royal jelly protein 1, MRJP1)基因在吡虫啉处理的蜜蜂脑中显著下调,MRJP1可能参与调控蜜蜂学习能力。本研究旨在采用RNA干扰(RNAinference, RNAi)技术将Mrjp1特异性沉默,验证MRJP1在意蜂工蜂嗅觉学习中的关键作用。【方法】通过克隆技术获得Mrjp1基因cDNA 序列,经测序验证后,设计引物,合成用于RNAi干扰Mrjp1基因表达的dsRNA。注射dsMrjp1的意蜂工蜂作为处理组(dsMrjp1注射组),注射dsEGFP的意蜂工蜂作为对照组(dsEGFP注射组),随后通过伸吻反应(proboscis extension response, PER)实验比较两组的嗅觉学习与记忆能力差异。最后采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR, qRT-PCR)检测注射dsMrjp1后意大利蜜蜂工蜂脑中Mrjp1的相对表达量。【结果】dsMrjp1注射组与dsEGFP注射组意蜂工蜂学习能力差异显著,dsMrjp1注射组意蜂工蜂的学习能力显著降低。学习后2 h,两组意蜂工蜂的记忆力无显著差异。qRT-PCR结果显示Mrjp1的表达水平在dsMrjp1注射组意蜂工蜂脑中显著低于dsEGFP注射组,表明学习能力降低的处理组意蜂脑内对应的Mrjp1表达水平也降低。【结论】通过RNAi抑制意蜂工蜂Mrjp1基因的表达后,其嗅觉学习能力受到显著性抑制,但记忆力未受到显著影响,提示Mrjp1可能是调控意蜂学习的重要基因之一。本研究结果有助于后续进一步研究蜜蜂嗅觉学习相关的分子机制。

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6. DNA甲基化通过调控细胞自噬影响家蚕翅的发育
龚程程, 吕浩, 郑思春, 徐关峰
昆虫学报    2022, 65 (2): 119-129.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2022.02.001
摘要340)      PDF(pc) (12458KB)(184)    PDF(mobile) (12458KB)(187)    收藏
【目的】本研究旨在探索DNA甲基化是否通过调控细胞自噬进而影响家蚕 Bombyx mori翅的发育。【方法】分别用1和2 μg DNA甲基化特异性抑制剂5-aza-dC处理家蚕卵巢Bm12细胞和家蚕预蛹,荧光显微镜下观察Bm12细胞的数量,利用dot blot检测Bm12细胞中DNA甲基化水平,利用溶酶体染色检测细胞自噬强度;利用RT-qPCR检测细胞自噬相关蛋白(Agt)基因的表达水平;利用Western blot和免疫组化定性检测Bm12细胞中自噬标记物LC3蛋白的分型情况;观察成虫的翅表型并计算残翅率和翅面积。用2 μg细胞自噬激活剂SMER28处理家蚕预蛹,以及采用自噬抑制剂Spautin-1(2 μg)挽救5-aza-dC (2 μg)处理后的家蚕预蛹,利用溶酶体染色检测翅细胞内自噬强度,观察翅表型并计算残翅率和翅面积。【结果】1 μg 5-aza-dC处理后12, 24和48 h抑制了Bm12细胞的生长,使Bm12细胞甲基化水平降低,Bm12细胞自噬水平升高;处理后48 h Bm12细胞中Atg基因表达上调。家蚕预蛹期注射2 μg 5-aza-dC后24, 48和72 h,成虫翅细胞内自噬水平升高, Atg基因的表达上调,出现大量畸形翅并且残翅率升高72.62%和翅表面积减少66%。家蚕预蛹期注射2 μg SMER28 24, 48和72 h后,成虫翅细胞内自噬水平升高,成虫出现大量畸形翅,残翅率升高75.13%和翅表面积减少48.79%。利用Spautin-1对5-aza-dC处理的预蛹进行挽救实验,结果显示细胞自噬抑制可以缓解DNA去甲基化对成虫翅发育的影响。【结论】本研究结果证明DNA甲基化通过调节细胞自噬在家蚕翅发育中发挥作用。本研究结果为DNA甲基化调控昆虫发育提供了实验依据。
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7. 敲低 piwi基因对黑腹果蝇血细胞增殖及分化的影响
刘晓楠, 赵素娟, 王博, 王宏鑫, 郝阳光
昆虫学报    2021, 64 (12): 1359-1366.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.12.001
摘要327)      PDF(pc) (17680KB)(158)    PDF(mobile) (17680KB)(29)    收藏

【目的】探究敲低piwi基因对黑腹果蝇Drosophila melanogaster血细胞增殖及分化的影响。【方法】利用黑腹果蝇e33C-Gal4Hml-Gal4-UAS-2×EGFP品系分别与野生型w1118UAS-piwi RNAi品系杂交,实现在黑腹果蝇游离血细胞或淋巴腺中降低piwi基因的表达;采用免疫荧光染色方法检测Piwi蛋白在血细胞中的定位及其对黑腹果蝇血细胞增殖与分化的影响。【结果】Piwi蛋白在黑腹果蝇游离血细胞及整个淋巴腺中都表达,且主要定位在细胞质;敲低piwi基因导致游离血细胞数量明显增加,处于有丝分裂M期的细胞数量增加,但未影响游离血细胞中浆细胞及薄层细胞的分化;敲低piwi基因对淋巴腺血细胞增殖无影响,但导致浆细胞过度分化及薄层细胞的产生。【结论】piwi基因在果蝇游离血细胞中的缺失可引起血细胞过度增殖,而在淋巴腺中敲低可引起血细胞的异常分化。

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8. 鳞翅目昆虫内共生菌研究进展
刘媛, 王浩, 王志鹏, 陈利民, 王亚如, 侯有明
昆虫学报    2021, 64 (12): 1465-1477.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.12.012
摘要324)      PDF(pc) (1851KB)(127)    PDF(mobile) (1851KB)(25)    收藏

 内共生菌(endosymbionts)与其昆虫宿主的共生关系是普遍存在的,它们彼此相互依赖、相互影响、协同进化。近年来,关于昆虫内共生菌的研究多以半翅目(Hemiptera)和双翅目(Diptera)昆虫为主,但数量不断增加的研究表明鳞翅目(Lepidoptera)昆虫与其体内共生菌的互作模式和机制也正在受到越来越多的关注。鳞翅目昆虫种类多,分布广,主要作为植食者、传粉者在生态系统中发挥作用,而其绝大部分幼虫会对农林业生产造成巨大经济损失。鳞翅目昆虫体内共生菌群落多样性相对较低,主要以次生共生菌Wolbachia为主,少数也感染有SpiroplasmaArsenophonusRickettsia。它们常呈严格的母系垂直传播,也会发生一定比例的水平传播,在宿主的生长发育、生殖调控、环境适应、遗传进化方面发挥重要作用。目前一般采用诊断性聚合酶链反应、高通量扩增子测序、宏基因组测序等方法检测内共生菌。但鳞翅目昆虫内共生菌研究领域存在一些难点,包括:大多数内共生菌无法离体培养;丰度较低的内共生菌的生物学功能难以确定。基于鳞翅目昆虫内共生菌的分布及该领域的难点,建议未来的研究重点应放在次生共生菌及其生物学功能上。

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9. 双酚A(BPA)与黑腹果蝇雌激素相关受体(dERR)的结合模式及对其基因表达的影响
王利超, 李佳鹏, 郑相相, 王娟, 廖艳凤, 欧阳霞辉
昆虫学报    2021, 64 (10): 1127-1135.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.10.001
摘要305)      PDF(pc) (5419KB)(128)    PDF(mobile) (5419KB)(41)    收藏

【目的】雌激素相关受体(estrogen-related receptors, ERRs)属于核受体(nuclear receptor, NR)超家族,在昆虫新陈代谢和能量转换调节中发挥重要作用。双酚A(bisphenol A, BPA)与昆虫生殖和神经系统疾病有关。本研究旨在探究BPA影响黑腹果蝇Drosophila melanogaster ERR(dERR)的作用机理。【方法】通过AutoDock Vina模拟小分子BPA与Modeller 9.25构建的dERR蛋白的分子对接,使用Gromacs 5.1.9进行分子动力学模拟,并结合自由能的计算探究BPA与dERR的结合模式。利用qRT-PCR方法检测3种浓度(0.1, 1和10 μg/L) BPA处理6, 12和24 h对黑腹果蝇成虫和2龄幼虫中dERR基因转录水平的影响。【结果】通过分子对接和极性溶剂化能发现,Phe370及Leu334等侧链氨基酸是BPA与dERR结合的关键氨基酸。qRT-PCR分析显示,不同浓度的BPA处理6和12 h时黑腹果蝇成虫和2龄幼虫中dERR基因转录水平均发生显著变化,而0.1 μg/L BPA处理24 h时的几乎接近对照。【结论】BPA能够影响黑腹果蝇体内dERR的表达,作用机理可能跟BPA与dERR的潜在特异性结合有关。

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10. 组学时代的化学生态学:传统交叉学科的现代使命
李静静, 刘杨, 王桂荣, 闫凤鸣
昆虫学报    2022, 65 (3): 257-260.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2022.03.001
摘要302)      PDF(pc) (984KB)(145)    PDF(mobile) (984KB)(49)    收藏

作为传统的交叉学科,化学生态学在解决农林生产和人类健康的问题中逐步成为内涵越来越丰富的学科领域;同时,技术进步极大推动着化学生态学的发展,使得我们对于生物之间化学通讯规律的认识更加深入和全面。本“昆虫化学生态学”专辑论文全面反映了我国昆虫化学生态学研究的特色,即以农林生产应用为导向,传统和现代技术并用,研究水平逐步和国际同步。在组学的技术背景下,坚持交叉学科特色,加强合作,化学生态学研究在粮食安全、生态保护、应对全球气候变化等方面会发挥更大作用。

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11. 豌豆蚜触角转录组化学感受蛋白的鉴定、 表达和结合特性分析
刘靖涛, 王倩, 赵瑞, 王欢欢, 高洁, 董辉, 张永军, 丛斌, 谷少华
昆虫学报    2022, 65 (3): 261-270.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2022.03.002
摘要296)      PDF(pc) (7475KB)(148)    PDF(mobile) (7475KB)(39)    收藏

【目的】本研究旨在鉴定豌豆蚜Acyrthosiphon pisum触角转录组中化学感受蛋白(chemosensory protein, CSP)基因,明确触角中高表达的豌豆蚜CSP蛋白与蚜虫报警信息素、性信息素以及植物挥发物的分子结合特性。【方法】通过对豌豆蚜成蚜触角进行转录组测序,鉴定触角中候选CSP基因;采用RPKM值和半定量RT-PCR分别明确这些CSP基因在豌豆蚜成蚜触角以及不同组织(触角、口针、去除触角和口针的头、胸、腹、足和翅)中的表达谱;通过荧光竞争结合实验测定这些触角CSPs与蚜虫报警信息素和性信息素以及植物挥发物的结合特性。【结果】在豌豆蚜成蚜触角转录组中鉴定得到10个CSP基因。RPKM值和半定量RT-PCR分析结果表明ApisCSP2, ApisCSP4和ApisCSP5在豌豆蚜成蚜触角中表达量最高。荧光竞争结合实验表明ApisCSP4与报警信息素主要组分(E)-β-法尼烯[(E)-β-farnesene, EβF]和微量组分(-)-α-蒎烯结合力强,Ki值分别为2.2±0.8和4.9±0.7 μmol/L; ApisCSP5与两种性信息素组分(+)-(4aS,7S,7aR)-荆芥内酯和(-)-(1R,4aS,7S,7aR)荆芥醇结合力强,Ki值分别为4.8±0.9和2.6±0.6 μmol/L。【结论】豌豆蚜成蚜触角转录组中鉴定到10个CSP基因,其中ApisCSP4和ApisCSP5可能分别参与了蚜虫报警信息素和性信息素的转运。

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12. 基于性诱和深度学习的草地贪夜蛾成虫 自动识别计数方法
邱荣洲, 赵健, 何玉仙, 陈韶萍, 黄美玲, 池美香, 梁勇, 翁启勇
昆虫学报    2021, 64 (12): 1444-1454.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.12.010
摘要291)      PDF(pc) (6973KB)(98)    PDF(mobile) (6973KB)(32)    收藏

【目的】探究深度学习在草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda成虫自动识别计数上的可行性,并评估模型的识别计数准确率,为害虫机器智能监测提供图像识别与计数方法。【方法】设计一种基于性诱的害虫图像监测装置,定时自动采集诱捕到的草地贪夜蛾成虫图像,结合采集船形诱捕器粘虫板上草地贪夜蛾成虫图像,构建数据集;应用YOLOv5深度学习目标检测模型进行特征学习,通过草地贪夜蛾原始图像、清除边缘残缺目标、增加相似检测目标(斜纹夜蛾成虫)、无检测目标负样本等不同处理的数据集进行模型训练,得到Yolov5s-A1, Yolov5s-A2, Yolov5s-AB, Yolov5s-ABC 4个模型,对比在不同遮挡程度梯度下的测试样本不同模型检测结果,用准确率(P)、召回率(R)、F1值、平均准确率(average precision, AP)和计数准确率(counting accuracy, CA)评估各模型的差异。【结果】通过原始图像集训练的模型Yolov5s-A1的识别准确率为87.37%,召回率为90.24%,F1值为88.78;清除边缘残缺目标图像集训练得到的模型Yolov5s-A2的识别准确率为93.15%,召回率为84.77%,F1值为88.76;增加斜纹夜蛾成虫样本图像训练的模型Yolov5s-AB的识别准确率为96.23%,召回率为91.85%,F1值为93.99;增加斜纹夜蛾成虫和无检测对象负样本训练的模型Yolov5s-ABC的识别准确率为94.76%,召回率为88.23%,F1值为91.38。4个模型的AP值从高到低排列如下:Yolov5s-AB>Yolov5s-ABC> Yolov5s-A2>Yolov5s-A1,其中Yolov5s-AB与Yolov5s-ABC结果相近;CA值从高到低排列如下:Yolov5s-AB>Yolov5s-ABC>Yolov5s-A2>Yolov5s-A1。【结论】结果表明本文提出的方法应用于控制条件下害虫图像监测设备及诱捕器粘虫板上草地贪夜蛾成虫的识别计数是可行的,深度学习技术对于草地贪夜蛾成虫的识别和计数是有效的。基于深度学习的草地贪夜蛾成虫自动识别与计数方法对虫体姿态变化、杂物干扰等有较好的鲁棒性,可从各种虫体姿态及破损虫体中自动统计出草地贪夜蛾成虫的数量,在害虫种群监测中具有广阔的应用前景。

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13. 家蚕5龄幼虫精巢和卵巢microRNA芯片及转录组比较分析
张冰, 李娜, 阚云超
昆虫学报    2021, 64 (11): 1235-1243.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.11.001
摘要285)      PDF(pc) (2033KB)(150)    PDF(mobile) (2033KB)(19)    收藏
【目的】本研究旨在通过对家蚕 Bombyx mori 5龄幼虫精巢和卵巢组织微小RNA (microRNA, miRNA)基因芯片及转录组进行分析,找到参与家蚕性腺发育相关的miRNA分子及可能的靶基因。【方法】采用新一代高通量测序平台对家蚕5龄幼虫精巢和卵巢(分别定义为Test和Control)进行miRNA基因芯片检测及转录组测序分析,根据 P<0.05且log 2(fold change, FC)≥2的标准,通过比较筛选出Test vs Control的差异表达miRNA;根据 q≤0.05且|log 2(fold change)|≥1的标准,通过比较筛选出Test vs Control的差异表达基因 (differentially expressed genes, DEGs);随机选取8个上调和12个下调差异表达miRNA,对其表达及其预测的5个靶基因进行qRT-PCR验证;对DEGs以及差异表达miRNA的靶基因进行KEGG通路富集分析。【结果】从精巢和卵巢样本中(Test vs Control)分别鉴定出68个差异表达miRNA和3 991个DEGs,其中上调和下调miRNA分别为36和32个,上调和下调DEGs分别为2 033和1 958个。差异表达miRNA的qRTPCR验证结果均与芯片数据一致。KEGG通路富集分析结果显示DEGs在新陈代谢及核糖体的信号通路显著富集。对差异表达miRNA在DEGs中的可能靶基因进行预测,结果找到了4组表达趋势相反的miRNA与靶基因:分别是bmo-miR-2774a与 LOC101745556;bmo-miR-92b与 LOC101735954以及bmo-miR-3266与 LOC733130和 LOC778467;1组表达趋势一致的miRNA与靶基因:bmo-miR-3321与 LOC101744895。5个靶基因的qRT-PCR验证结果与转录组测序结果一致。【结论】本研究获得了家蚕5龄幼虫精巢和卵巢转录组及miRNA芯片数据,筛选并验证了4组差异表达和1组一致表达miRNA及潜在靶基因,为探究家蚕精巢和卵巢发育差异奠定了基础。
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14. 珍稀蝴蝶的亚种分类问题及保护意义:以喙凤蝶属为例
邹武, 曾菊平, 姜梦娜, 王渌, 周善义, 张江涛
昆虫学报    2021, 64 (11): 1338-1349.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.11.011
摘要282)      PDF(pc) (1846KB)(87)    PDF(mobile) (1846KB)(26)    收藏

亚种是种的一个亚单位,由于分类学上的不同定义和主观性而受到质疑。然而,在分类学实践中,所有试图用不同的术语取代亚种或完全放弃亚种的尝试都是不可接受的。亚种同样是生物多样性的重要组成,有一定独特性,为自然进程的一部分,具有保护研究价值。本文基于亚种概念、特征认为亚种分类需参考地理隔离(如异域分布)与表型差异2个原则。我们以珍稀喙凤蝶属Teinopalpus为例,系统收集亚种分类文献,采集该属亚种的地理分布、形态描述与差异等信息,综合分析该属蝶类的亚种分类现状、问题与原因。1843-2007年喙凤蝶属金带喙凤蝶T. imperialis及其姊妹种金斑喙凤蝶T. aureus各自记录了8个亚种。然而,部分亚种记录于同一行政区,如金带喙凤蝶T. i. imperialis, T. i. himalaicusT. i. behludinii 均在中国四川有记录,而金斑喙凤蝶在中国浙江有2个亚种记录,这显示名称应用的不确定性。考虑到两姊妹种同域分布在亚洲东南部,通过比对亚种正模所在地植被群落(biome)、生态区(ecoregion)的一致性判定地理隔离,发现金带喙凤蝶(覆盖3个植被群落)比金斑喙凤蝶(仅覆盖1个)的种下生态位分化程度更高。而据所处生态区的一致性,建议将金带喙凤蝶亚种分类修订为T. i. imperialis, T. i. himalaicus, T. i. miecoae, T. i. behludinii, T. i. imperatrix(含T. i. bhumipholi), T. i.gillesiT. i. gerritesi 7个;金斑喙凤蝶亚种分类修订为T. a. aureus(含T. a. wuyiensis, T. a. guangxiensisT. a. nagaoi), T. a. eminens(含T. a. laotiana), T. a. shinkaiiT. a. hainani 4个。由于可参考标本少,喙凤蝶属亚种确立时可用形态比对信息有限、不完整(如只依据单性的形态比对结果等),易“过度亚种化”。珍稀亚种分类问题(如“过度亚种化”、信息不确定性等)影响其保护措施,因为管理者常需权衡投入成本与成效、明确优先保护区域或对象,并以此做出决策。因此,在更多确定信息未获得前,不建议进行亚种分类。

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15. 昆虫口腔分泌物效应子及其在害虫防治中基于RNAi技术的应用展望
高源, 孙丽丽, 曹传旺
昆虫学报    2021, 64 (10): 1218-1234.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.10.011
摘要278)      PDF(pc) (2095KB)(148)    PDF(mobile) (2095KB)(23)    收藏

 昆虫口腔分泌物(oral secretion, OS),又称返吐液,是昆虫唾液腺分泌的唾液和肠道分泌物的混合液。昆虫取食寄主植物过程中,OS随之分泌至植物中,并影响植物的防御反应。RNA干扰(RNAinterference, RNAi)是研究昆虫基因功能有价值的反向遗传学工具,也是目前最有可能应用于害虫防治的新技术。本文主要综述了昆虫OS对寄主植物防御的影响、昆虫OS效应子的鉴定和OS效应子基于RNAi技术在害虫防治中可行性及应用前景。昆虫OS对寄主植物防御的影响主要表现为干扰植物的茉莉酸信号通路、筛管阻塞、Ca2+通路等防御反应,进而促进昆虫摄取食物。目前,昆虫OS效应子主要鉴定手段是通过昆虫唾液腺转录组分析和OS蛋白组分析;而已鉴定的OS效应子主要来源于刺吸式口器昆虫,在咀嚼式口器昆虫中的报道甚少;功能研究发现昆虫OS效应子在寄主植物中的表达会影响昆虫存活率、繁殖力和取食能力及昆虫和植物的其他重要生理指标,并通过鉴定OS效应子与植物防御机制的相互作用关系,进而证明OS效应子在昆虫与寄主植物关系中的重要性。基于RNAi技术,通过注射、饲喂和植物介导RNAi等方法在多种昆虫中产生了OS效应子基因下调和生长发育受影响的现象,由此说明OS效应子基因已具备作为RNAi靶标的条件。虽然目前研究尚处于实验室阶段,但已证明其应用于害虫防治方面具有一定的可行性。昆虫口腔分泌物是研究昆虫与寄主植物相互作用机制的新方向。最后,对OS未来潜在的研究方向进行了展望,以期对我国害虫防治的研究提供理论指导。

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16. 云杉花墨天牛成虫对四种寄主松树的取食偏好性
郑雅楠, 时勇, 李洋, 范立淳, 王珏, 王伟韬
昆虫学报    2021, 64 (12): 1478-1482.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.12.013
摘要277)      PDF(pc) (1009KB)(61)    PDF(mobile) (1009KB)(10)    收藏

【目的】近年来,松材线虫病扩散到我国的中温带地区,云杉花墨天牛Monochamus saltuarius成为该地区松材线虫的新媒介昆虫。由于中温带地区松材线虫危害松树种类较多,本研究对云杉花墨天牛成虫对4种寄主松树的取食偏好性进行测定,为明确云杉花墨天牛成虫补充营养特性,进而为中温带地区松材线虫病和云杉花墨天牛监测与防治工作提供理论依据。【方法】2020年5月云杉花墨天牛羽化前,在辽宁省抚顺市大伙房实验林场采集被云杉花墨天牛侵入的红松Pinus koraiensis疫木,锯成1 m长木段,两端蜡封,置于养虫笼内,每天收集初羽化的云杉花墨天牛成虫。养虫笼内四角分别放置寄主植物红松、油松P. tabulaeformis、樟子松P. sylvestris var. mongolica和长白落叶松Larix olgensis 3年生树苗,将同一天羽化的5对雌雄成虫配对放入养虫笼中央,调察其在不同寄主松树上的日均取食频次和在寄主松树各部位的日均取食量。【结果】云杉花墨天牛成虫主要停留在油松上,日均取食频次为7.05±3.87次/d,其次是红松、长白落叶松上,停留在樟子松上的频次最少,日均取食频次仅有1.02±0.81次/d;各种寄主松树上雌雄成虫间的日均取食频次差异显著。云杉花墨天牛成虫在4种松树上的日均取食量存在显著差异,其中对油松的日均取食量最高,为129.14±50.23 mm2,占取食总量的62.89%;其次是对红松、长白落叶松,对樟子松的日均取食量最低,为9.87±11.02 mm2,仅占取食总量的4.81%。另外,云杉花墨天牛成虫在同种松树植物的不同部位上取食量差异显著,在4种松树上均主要取食嫩枝。【结论】从云杉花墨天牛成虫补充营养期间在不同松树上取食频次和取食量分析,云杉花墨天牛对油松的选择性明显高于其他3种松树。

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17. 营养对褐飞虱生长和繁殖信号通路的影响
康奎, 蔡永进, 张道伟, 龚俊, 张文庆
昆虫学报    2021, 64 (12): 1377-1387.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.12.003
摘要274)      PDF(pc) (2427KB)(109)    PDF(mobile) (2427KB)(30)    收藏

【目的】昆虫感知外界营养状态,在体内营养信号通过许多信号通路进行传递,进而调控昆虫的生长和繁殖。本研究旨在为营养调控褐飞虱Nilaparvata lugens生长和繁殖的分子机制作出初步探索。【方法】在不同营养条件[100%浓度饲料(全纯人工饲料D-97, 对照)、50%浓度人工饲料和25%浓度人工饲料]下饲喂褐飞虱3龄第2天若虫至成虫,统计体重、发育历期、存活率和每卵巢成熟卵量;利用荧光定量PCR检测羽化后第2天褐飞虱成虫不同组织(卵巢、脂肪体和其他组织)中IIS, TOR以及AMPK信号通路相关基因(InR1, InR2, AKT, FoxO, TOR, S6K, 4EBP, AMPKα,AMPKβAMPKγ)的表达量;利用Western blot方法检测羽化后第6天褐飞虱成虫卵巢和其他组织中Akt, FoxO和AMPK蛋白磷酸化水平;同时检测羽化后第6天褐飞虱成虫不同组织中的ROS水平以及不同龄期褐飞虱体内保幼激素(juvenile hormone, JH)和蜕皮激素(20-hydroxyecdysone, 20E)滴度。【结果】与饲喂100%浓度人工饲料的对照相比,用低浓度人工饲料饲喂褐飞虱至成虫导致5龄第2天至成虫体重显著降低,从3龄第2天若虫至成虫发育历期缩短,死亡率提高,每卵巢成熟卵量显著降低。取食低浓度人工饲料后,羽化后第2天成虫IIS, TOR以及AMPK信号通路相关基因InR2, TOR, 4EBP, AMPKα在卵巢、脂肪体和其他组织中, AKT, S6KAMPKγ在脂肪体和其他组织中,以及InR1, FoxOAMPKβ在其他组织中表达量较对照均显著下降,但卵巢中InR1, AKT, FoxOAMPKγ的表达量相对稳定;羽化后第6天成虫卵巢和其他组织中AKT, FoxO以及AMPK的磷酸化水平显著增加。随着人工饲料饲喂浓度的降低,羽化后第6天褐飞虱成虫不同组织中的ROS水平显著增加。不同营养条件下褐飞虱4龄第2天若虫体内JH滴度无显著差异,低营养条件下5龄第2天若虫体内JH滴度较对照显著降低,而在羽化后第2天成虫体内JH滴度则较对照显著增加;低营养条件导致褐飞虱若虫以及成虫体内20E滴度均显著增加。【结论】褐飞虱在面临营养缺失的情况下,营养信号传导通路(IIS, TOR以及APMK通路)的关键基因表达均下降,而ROS水平显著上升,通过调节AKT, FoxO以及AMPK的磷酸化水平,进而影响JH以及20E的生物合成。

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18. 夜行性昆虫微光视觉行为及其视觉适应机制
杨小凡, 路子云, 苑士涛, 李建成, 魏国树
昆虫学报    2021, 64 (12): 1455-1464.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.12.011
摘要274)      PDF(pc) (1713KB)(106)    PDF(mobile) (1713KB)(28)    收藏

作为昆虫种群的重要组成部分,夜行性昆虫成功进化出了与其生存环境相适应的感觉机制,普遍认为夜行性昆虫主要依靠嗅觉和机械性感受等来探索环境,其视觉器官发生了退化或功能丧失。近年来,随着红外夜视、视网膜电位(electroretinogram, ERG)和视觉神经等生物新技术的应用,昆虫视觉生态学研究出现了突破性进展,自2002年以来陆续发现蛾类、蜜蜂和蜣螂等夜行性昆虫进化出了非凡的微光视觉(dim-light vision)能力,在夜晚(光照强度低于0.3 lx)依然可以如同在明亮的白天一样清晰、准确地感知目标物体特定的视觉特性,如明暗、颜色、形状、大小、对比度、偏振光和运动状态等,展现出视觉调控夜行性昆虫行为活动的巨大潜力。此外,这些夜行性昆虫复眼瞳孔、小眼焦距、视杆和色素颗粒等方面进化出了一些相应的形态生理特征,以提高光学灵敏度适应夜间微光环境。鉴于夜行性昆虫微光视觉行为及其视觉适应机制的研究尚处于起步阶段,仅见于少数访花昆虫或粪食性昆虫,建议加强以下几个方面的研究:(1)重大夜行性农业害虫的微光视觉及其应用的研究;(2)非典型重叠复眼的光学结构特征及其应对微光环境的适应机制研究;(3)夜行性昆虫响应微光环境的视觉适应机制研究;(4)基于夜行性昆虫微光视觉行为研发新型害虫防控技术。

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19. 沙葱萤叶甲卵滞育的转录组学分析
李艳艳, 马红悦, 李玲, 谭瑶, 庞保平, 张恒
昆虫学报    2021, 64 (10): 1136-1144.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.10.002
摘要268)      PDF(pc) (1649KB)(91)    PDF(mobile) (1649KB)(11)    收藏

【目的】建立沙葱萤叶甲Galeruca daurica滞育卵转录组数据库,挖掘卵滞育相关的基因以及代谢和信号通路,在转录组水平探讨卵滞育的分子机制。【方法】采用Illumina NovaSeq6000高通量测序平台对沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵进行转录组测序,并进行生物信息学分析;利用DESeq软件分析沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵中的差异表达基因,对差异表达基因进行KEGG通路富集分析;利用qRTPCR技术对10个差异表达基因的表达模式进行验证。【结果】基于沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵转录组测序结果,共获得53 389个unigene,其中差异表达基因2 145个,24个差异表达基因与保幼激素信号及脂肪酸生物合成和降解相关。与解除滞育卵相比,滞育卵转录组中1 297个基因上调表达,富集于124条KEGG通路,其中核糖体通路显著富集;848个基因下调表达,富集于73条KEGG通路,其中MAPK信号通路和糖胺聚糖生物合成通路显著富集。qRT-PCR结果表明,随机选取的10个差异表达基因的表达趋势与RNA-Seq转录组测序结果完全一致。【结论】保幼激素,脂肪酸生物合成和降解,核糖体,MAPK信号及糖胺聚糖生物合成等通路可能在沙葱萤叶甲卵滞育调控中起着重要的作用。

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20. 乙基多杀菌素多代胁迫对西花蓟马解毒酶活性、发育和繁殖的影响
李定银, 郅军锐, 张涛, 岳文波
昆虫学报    2021, 64 (10): 1176-1186.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.10.007
摘要262)      PDF(pc) (2235KB)(85)    PDF(mobile) (2235KB)(31)    收藏

【目的】乙基多杀菌素是防治蔬菜上西花蓟马Frankliniella occidentalis的首选药剂之一。本研究旨在明确乙基多杀菌素多代胁迫对西花蓟马的影响。【方法】采用浸叶法以LC25浓度的乙基多杀菌素对西花蓟马2龄若虫连续汰选6代后,测定其抗药性和解毒酶活性的变化,并用年龄-阶段两性生命表分析LC25浓度乙基多杀菌素对西花蓟马后代(F7)生命表参数的影响。【结果】LC25浓度的乙基多杀菌素对西花蓟马2龄若虫连续汰选6代后,与用清水处理的对照相比,抗性倍数达到了6.4倍;F6代2龄第2天若虫体内羧酸酯酶(CarE)和谷胱甘肽-S转移酶(GSTs)被激活,活性分别增加至对照的1.26和1.21倍;而多功能氧化酶(MFOs)和细胞色素P450酶(P450s)受到明显的抑制,活性分别只有对照的54.00%和51.78%。LC25浓度的乙基多杀菌素胁迫6代不仅造成西花蓟马雌成虫寿命(19.33 d)和单雌产卵量(69.80粒)较对照(分别为21.60 d和83.17粒)显著下降,且后代(F7)的雌成虫寿命(16.82 d)和雄成虫寿命(8.29 d)较对照(分别为20.28 d和10.86 d)极显著缩短,单雌产卵量(59.23粒)较对照(76.96粒)极显著降低,但雌雄比(2.28)较对照(1.03)显著提高,种群生命参数净增殖率(R0)、内禀增长率(r)和周限增长率(λ)则无明显变化。【结论】在LC25浓度乙基多杀菌素连续汰选6代内西花蓟马对该药剂的抗性缓慢增长;药剂胁迫不仅对西花蓟马解毒酶活性有不同程度的影响,还对其发育和繁殖具有一定的抑制作用。

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21. 草地贪夜蛾幼虫对常用杀虫剂相对敏感基线的建立
王欢欢, 吕圣兰, 赵瑞, 梁沛, 张帅, 高希武, 张雷, 谷少华
昆虫学报    2021, 64 (12): 1427-1432.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.12.008
摘要259)      PDF(pc) (1098KB)(89)    PDF(mobile) (1098KB)(25)    收藏

【目的】本研究旨在建立草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda对常用杀虫剂的相对敏感基线,为我国草地贪夜蛾的抗药性系统性监测提供依据。【方法】从玉米田采集草地贪夜蛾在室内不接触任何杀虫剂连续饲养5~7代,采用浸叶法和点滴法测定了草地贪夜蛾3龄幼虫以及采用饲料药膜法测定了草地贪夜蛾2龄幼虫对6大类共7种常用杀虫剂(甲维盐、乙基多杀菌素、虫螨腈、茚虫威、四氯虫酰胺、虱螨脲和氯虫苯甲酰胺)的敏感性,并据此建立了草地贪夜蛾幼虫对这7种杀虫剂的相对敏感基线。【结果】浸叶法测得上述7种药剂对草地贪夜蛾幼虫的LC50值在0.054~12.131 mg/L之间;点滴法测得上述6种药剂(不含虱螨脲)对草地贪夜蛾幼虫的LD50值在0.355~4.707 μg/g之间;饲料药膜法测得上述7种药剂对草地贪夜蛾幼虫的LC50值在0.003~0.238 μg/cm2之间。【结论】采用3种生测方法建立了草地贪夜蛾幼虫对几种常用杀虫剂的相对敏感基线,为我国草地贪夜蛾的抗药性监测和化学防治提供了依据。

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22. 基因编辑技术在昆虫中的研究与应用
邱雨浩, 贾豫, 倪建泉, 王冰, 王桂荣
昆虫学报    2022, 65 (2): 246-256.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2022.02.013
摘要254)      PDF(pc) (1487KB)(193)    PDF(mobile) (1487KB)(44)    收藏
基因编辑技术的发展对于昆虫生长发育和生殖等生理功能的研究以及行为调控机制的解析具有重要的意义。本文介绍了基因编辑技术的发展历程,阐述了锌指核酸酶(zinc finger nuclease, ZFN)技术、类转录激活因子效应物核酸酶(transcription activator-like effector nuclease, TALEN)技术以及成簇规律间隔短回文重复序列及其关联蛋白9[clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR-associated (Cas) protein 9, CRISPR/Cas9]介导的基因定点编辑技术的原理。在模式生物果蝇 Drosophila中,三代基因编辑技术不断升级优化,具有编辑效率高、稳定传代和易于筛选等优势,有助于揭示细胞生物学、发育生物学和神经生物学等多个领域关键信号通路的作用机制;在医学媒介昆虫蚊子中,CRISPR/Cas9系统介导的基因编辑技术在降低蚊虫抗药性、控制蚊虫种群数量和蚊媒疾病传播等方面具有重要研究价值;在农业害虫研究中,利用基因编辑技术能够实现多种信号通路中关键分子靶标的体内功能研究,为害虫治理提供新思路;在有益昆虫的研究中,基因编辑技术主要应用于家蚕 Bombyx mori性别调控、抗病毒和提高蚕丝质量等方面。最后本文对基因编辑技术在昆虫研究中的发展做出如下几点展望:(1)优化基因编辑系统以提高编辑效率;(2)开发新型基因调控工具;(3)构建转基因昆虫品系,以期为昆虫基因功能的解析、经济性昆虫的改良、重大害虫的防治等研究提供借鉴与参考。
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23. 基于线粒体基因组的华蝉族系统发育地位研究(半翅目: 蝉科)(英文)
袁飞敏, 魏琮
昆虫学报    2021, 64 (10): 1205-1217.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.10.010
摘要243)      PDF(pc) (10055KB)(82)    PDF(mobile) (10055KB)(12)    收藏

【目的】本研究旨在明确无鼓膜发音器的华蝉族(Sinosenini)昆虫在蝉总科(Cicadoidea)的系统发育地位。【方法】依据在陕西宁陕采集的合哑蝉Karenia caelatata成虫标本,对华蝉族的合哑蝉K. caelatata线粒体基因组进行测序、注释和生物信息学分析;并与蝉总科其他类群的线粒体基因组进行了比较,然后利用最大似然法(ML)和贝叶斯法(BI)分别构建了蝉总科分子系统发育树。【结果】合哑蝉线粒体基因组长14 960 bp (GenBank登录号: MN922304),其基因组成、蛋白编码基因的核苷酸组成和密码子使用等,与蝉总科其他类群具相似特征。核苷酸多样性分析表明,atp8, nad6和nad2为易变基因,而cox1比较保守。非同义替换率和同义替换率比表明,蝉总科昆虫线粒体基因组进化处于高水平的纯化选择下。系统发育分析结果支持蝉次目(Cicadomorpha)的单系性,该次目3个总科的关系为:角蝉总科Membraciodea+(蝉总科Cicadoidea+沫蝉总科Cercopodidea)。无鼓膜发音器的哑蝉属与蝉亚科(Cicadinae)的蜩蝉族(Dundubiini)相关类群聚在一起,且与寒蝉属Meimuna关系最近;黑蝉族(Cicadatrini)的草蝉属Mogannia和音蝉属Vagitanus则与姬蝉亚科(Cicadettinae)相关类群聚在一起;日宁蝉属Yezoterpnosia并非一个单系群。【结论】华蝉族应从姬蝉亚科转移至蝉亚科并与蜩蝉族(Dundubiini)合并,而黑蝉族应从蝉亚科转移至姬蝉亚科。研究结果为进一步解析具有不同发声机制的蝉科昆虫系统演化提供了新信息。

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24. 家蚕幼虫血细胞密度变化成因及血细胞密度 与耐高温性的关系
李田, 刘昊宇, 王隔敏, 李亚腾, 余华献, 严东生, 郭雨, 张太云, 陈萍
昆虫学报    2022, 65 (2): 130-143.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2022.02.002
摘要240)      PDF(pc) (4261KB)(89)    PDF(mobile) (4261KB)(11)    收藏
【目的】血细胞是昆虫血淋巴免疫的主导者。调查家蚕 Bombyx mori幼虫血细胞密度变化和成因、血细胞密度与家蚕抗性的关系,是研究家蚕血细胞相关的免疫调控和抗性育种的重要组成。【方法】用细胞计数板统计家蚕品种大造不同龄期(4龄第1-4天、5龄第1-8天和上蔟期)幼虫10 μL血淋巴中的血细胞数目并计算血细胞密度,利用ImageJ软件估算横截面成像图面积来代表造血器官相对体积;用细胞计数板统计不同家蚕品种(菁松、皓月、两广二号、932、芙蓉、7532和湘辉)5龄第1天幼虫血淋巴中的血细胞数目;用qRT-PCR分析皓月和两广二号5龄第1天幼虫血淋巴中造血调控因子基因 BmBCFI, BmUsh, BmGATABmLz的相对表达量;大肠杆菌 Escherichia coli侵染大造5龄第1和3天幼虫不同时间后,用细胞计数板统计血淋巴中血细胞数目,用qRT-PCR检测血淋巴中上述造血调控因子基因的表达量; BmBCFI, BmUshBmLz被RNAi干扰不同时间后,qRT-PCR检测大造5龄幼虫血淋巴中靶基因的相对表达量; BmBCFI, BmUshBmLz被RNAi干扰48 h后大肠杆菌侵染6 h时用qRT-PCR检测大造5龄幼虫血淋巴中靶基因和免疫相关基因 BmRelish, BmCactus, BmSpzl, BmPGRP- LE的相对表达量,用细胞计数板统计血淋巴中不同类型血细胞数目;35℃高温饲养12个实用家蚕品种5龄幼虫,分析血细胞数目和生存力之间的关联性。【结果】4龄期大造幼虫血细胞数目随生长逐渐上升,到5龄第1天达到顶峰,5龄第2天开始下降,直至上蔟期出现小幅升高;造血器官在5龄前中期随幼虫生长逐渐增大,5龄第6天体积达到最大,随后显著变小直至完全解离,其大小变化与血细胞数目变化时间和趋势不一致。血细胞数目多的两广二号中造血调控因子基因 BmBCFI, BmUshBmLz的表达量均高于在血细胞数目少的皓月中,在大肠杆菌侵染后大造5龄幼虫血细胞数目达到高峰时 BmBCFI, BmUshBmLz被显著上调表达。RNAi干扰后大肠杆菌侵染下调 BmLzBmUsh表达时,拟绛色细胞数目显著减少;而RNAi干扰后大肠杆菌侵染下调 BmBCFI表达时,浆细胞数目和血细胞总数显著减少。RNAi干扰后大肠杆菌侵染下调 BmBCFIBmUsh表达时,Imd通路上 BmRelish和Toll通路上 BmCactus的表达量都显著下降,暗示 BmBCFIBmUsh与NF-κB信号通路激活、抗菌肽等免疫因子形成有关。不同家蚕品种间血细胞数目差异极大,有夏秋用品种的血细胞数目比春用品种高的趋势。在35℃高温饲养条件下,实用品种5龄幼虫血细胞数目与5龄幼虫死亡指数值呈负相关。【结论】家蚕造血调控因子基因的表达量影响血细胞密度, BmUshBmLz影响家蚕拟绛色细胞密度, BmBCFI与家蚕浆细胞形成有关。此外, BmBCFIBmUsh可能与家蚕NF-κB信号通路激活有关,血细胞密度与高温饲养家蚕幼虫生存力呈正相关。
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25. 草地贪夜蛾海藻糖合成酶基因的克隆、时空表达谱 及对温度胁迫的响应
梁玉键, 张涛, 李草, 郅军锐
昆虫学报    2021, 64 (12): 1417-1426.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.12.007
摘要238)      PDF(pc) (3984KB)(89)    PDF(mobile) (3984KB)(22)    收藏

【目的】本研究旨在通过克隆草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的海藻糖合成酶(trehalose-6-phosphate synthase)基因SfTPS,分析其在草地贪夜蛾不同发育阶段、不同组织中的表达水平及不同温度胁迫时5龄幼虫中的相对表达量,为进一步探究TPS在草地贪夜蛾生长发育及抗逆应激反应中的功能奠定基础。【方法】运用RT-PCR技术克隆草地贪夜蛾SfTPS的全长编码区,并进行生物信息学分析。运用RT-qPCR技术检测SfTPS在草地贪夜蛾不同发育阶段(卵、1-6龄幼虫、蛹和成虫)、5龄幼虫不同组织(体壁、中肠和脂肪体)中和经短期(2, 4和8 h)高(35℃)低温(10℃)胁迫后5龄幼虫中的表达变化。【结果】克隆获得2 571 bp的草地贪夜蛾TPS cDNA序列,命名为SfTPS(GenBank登录号: MT920672),全长开放阅读框(ORF)长2 481 bp,编码的826个氨基酸具有TPS和TPP两个保守结构域。同源比对和系统进化分析表明,昆虫TPS蛋白具有较高的保守性,SfTPS与斜纹夜蛾S. litura的TPS亲缘关系最近,序列一致性达到99.15%。SfTPS中α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲占比分别为38.14%, 12.23%和48.55%;SfTPS的三级结构为同源二聚体。RT-qPCR结果表明,SfTPS在草地贪夜蛾卵期和1-5龄幼虫期低表达,在6龄幼虫期、蛹期和成虫期高表达,且草地贪夜蛾变态前后SfTPS的表达量变化较大。组织分布结果显示,SfTPS在5龄幼虫脂肪体中表达量最高。草地贪夜蛾5龄幼虫经2~8 h低温(10℃)和高温(35℃)胁迫后,SfTPS的相对表达量显著高于对照(25℃),分别为对照的4.43~9.34和2.50~6.03倍。【结论】SfTPS基因在草地贪夜蛾生长发育过程及抵御高低温度胁迫中可能具有重要作用。

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26. 云南茶园暴发性新害虫贡山喙蓟马年龄-龄期两性生命表研究
谢艳兰, 韦玲长, 马润敏, 张宏瑞
昆虫学报    2021, 64 (11): 1305-1312.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.11.008
摘要231)      PDF(pc) (1645KB)(67)    PDF(mobile) (1645KB)(19)    收藏

 【目的】贡山喙蓟马Mycterothrips gongshanensis是云南茶园新发现的暴发性茶树Camellia sinensis害虫种类。本研究旨在明确贡山喙蓟马生物学和生态学特征,探明其发育、存活、繁殖特性,并模拟其种群增长。【方法】建立了源自云南临沧地区的贡山喙蓟马实验种群年龄龄期两性生命表,观测和分析该种群在25℃下取食茶树嫩叶的生活史、存活率、繁殖力等生命表参数,模拟其60 d内的种群增长。【结果】贡山喙蓟马卵、1龄若虫、2龄若虫、预蛹和蛹历期分别为3.89±0.04, 1.71±0.04, 3.14±0.03, 2.23±0.04和3.32±0.05 d;雌成虫的平均寿命为15.50±0.32 d,雄成虫为14.06±0.26 d;平均单雌产卵量为36.12±0.78粒。贡山喙蓟马成虫前期的存活率较高,但成虫期特别是25日龄成虫期后死亡率急剧上升;实验种群内禀增长率r为0.1379±0.0044/d,周限增长率λ为1.1479±0.0050/d,平均世代周期T为21.33±0.13 d,净增殖率R0为18.95±1.68。计算机模拟结果表明,在无外界条件干扰下,以10粒卵为起始虫量,60 d后贡山喙蓟马种群数量将增殖达17 335头。【结论】云南临沧地区贡山喙蓟马的存活率高,繁殖力强,世代周期较短,种群能迅速扩增。

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27. 纳米粒子载体对灰飞虱RNAi效率的影响
周晨, 朱先敏, 朱凤, 张海波, 韩召军, 杨荣明, 王康旭
昆虫学报    2021, 64 (10): 1153-1160.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.10.004
摘要229)      PDF(pc) (1275KB)(64)    PDF(mobile) (1275KB)(18)    收藏

 【目的】筛选针对灰飞虱Laodelphax striatellus RNAi的dsRNA高效纳米递送载体。【方法】使用壳聚糖、碳量子点(carbon quantum dot, CQD)和lipofectamine 2000作为代表性纳米粒子,分别与dsRNA进行混合,形成稳定的3种不同复合颗粒,利用光谱法检测其dsRNA装载率。以灰飞虱膜结合型海藻糖酶基因LsStre为靶标基因来测试3种纳米粒子的RNAi效率。用不同纳米粒子包裹的dsLsStre喂食后,通过荧光实时定量PCR(qPCR)检测喂食后2 d灰飞虱2龄若虫中LsStre mRNA表达水平,并检测和计算灰飞虱2龄若虫在6 d内的校正死亡率,以裸dsLsStre引起的2龄若虫死亡率为对照,评价3种纳米载体对LsStre的RNAi增效作用。【结果】3种纳米载体均能负载dsEgfp,且这3种纳米载体复合dsEgfp的效率均在95%以上。3种纳米材料对灰飞虱2龄若虫的毒性均较弱。同未用纳米粒子包裹的裸dsLsStre喂食组(对LsStre表达量的抑制率为46%)相比,壳聚糖和CQD能够显著提高LsStre的RNAi效率(对LsStre表达量的抑制率分别为78%和84%),而lipofectamine 2000不能显著提高LsStre的RNAi效率(抑制率为52%)。壳聚糖和CQD可以有效提高喂食dsLsStre对灰飞虱2龄若虫的致死效应,在连续喂食6 d后,灰飞虱2龄若虫的校正死亡率分别达到76%和82%,与直接用裸dsLsStre处理的对照组校正死亡率(35%)相比,增效系数分别达到2.17和2.34,lipofectamine 2000的增效能力最弱,其与dsLsStre的复合颗粒处理引起灰飞虱2龄若虫死亡率为38%,增效系数为1.09。【结论】壳聚糖和CQD纳米载体能够显著提高灰飞虱对于喂食dsRNA的敏感性,而lipofectamine 2000的RNAi增效作用较弱。研究结果有助于评价纳米载体在灰飞虱RNAi中的增效作用,为进一步开发和筛选有效的RNAi纳米载体,实现害虫绿色防控,提供了理论依据和应用策略。

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28. SfHMGR在白背飞虱生殖调控中的功能分析
周操, 杨熙彬, 龚明富, 杨洪, 龙贵云, 贾泽艳, 曾庆会, 金道超
昆虫学报    2022, 65 (1): 10-20.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2022.01.002
摘要224)      PDF(pc) (10915KB)(131)    PDF(mobile) (10915KB)(32)    收藏

【目的】为探究保幼激素(juvenile hormone, JH)生物合成关键基因3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因(HMGR)在白背飞虱Sogatella furcifera生殖中的作用。【方法】基于已公布的白背飞虱基因组和转录组数据,结合RT-PCR技术获得SfHMGR全长cDNA序列;采用RT-qPCR技术分析SfHMGR在白背飞虱不同发育阶段(1-5龄若虫和雌成虫)和雌成虫不同组织(头、肠道、脂肪体、卵巢和体壁)中的表达谱;通过RNAi技术靶向沉默SfHMGR后观察白背飞虱雌成虫卵巢的发育情况,统计单雌产卵量,用RT-qPCR测定JH生物合成下游基因SfJHAMTSfFAMeT、JH信号传导相关基因SfMetSfKr-h1以及卵巢发育关键基因SfVgSfVgR的转录水平。【结果】克隆获得了白背飞虱SfHMGR(GenBank登录号:MW883397)的全长cDNA序列,开放阅读框长2 724 bp,编码907个氨基酸,其编码蛋白预测的分子量为98.96 kD,理论等电点为6.15。序列分析表明,SfHMGR含有典型的HMG-CoA还原酶的保守结构域、C端3个HMG-CoA结合位点、N端7个典型的跨膜结构域。系统进化分析发现,SfHMGR与灰飞虱Laodelphax striatella和褐飞虱Nilaparvata lugens的HMGR亲缘关系最近,氨基酸序列一致性分别达92.40%和89.25%。发育阶段表达谱结果表明,SfHMGR在各阶段发育中期以及初羽化雌虫中高表达;组织表达谱结果显示,SfHMGR在雌成虫各组织中均有表达,在肠道中具有最高的转录水平。通过显微注射dsRNA抑制SfHMGR表达后,显著抑制了雌虫的单雌产卵量和卵巢的发育,并且SfJHAMT, SfFAMeT, SfKr-h1, SfVgSfVgR的转录水平也被显著抑制。【结论】SfHMGR通过影响JH生物合成过程及其JH的信号传导来调控SfVg的转录水平,进而影响白背飞虱雌虫的卵巢发育和产卵量。

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29. 短时低温对马铃薯甲虫种群增长的影响
廖江花, 刘娟, 刘霞, 胡恒志, 牛平, 韩露露, 孙函函, 李超
昆虫学报    2022, 65 (1): 112-118.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2022.01.012
摘要224)      PDF(pc) (1099KB)(95)    PDF(mobile) (1099KB)(24)    收藏

【目的】马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata是我国重要的检疫性害虫,对茄科植物危害严重。本研究旨在明确出现倒春寒短时低温对马铃薯甲虫种群增长的影响。【方法】马铃薯甲虫卵在8℃下分别处理1, 3和5 d,以27℃下饲养的卵作为对照,调查卵孵化率及孵化后幼虫的生长发育和成虫繁殖情况,用种群参数评估短时低温对马铃薯甲虫种群增长的影响。【结果】马铃薯甲虫卵经8℃短时低温处理后,随着低温胁迫天数的增加,卵期显著延长;3 d和5 d处理组中卵孵化率显著低于对照,1龄幼虫发育历期显著长于对照,但8℃低温处理对2, 3和4龄幼虫历期以及蛹期均无显著影响。马铃薯甲虫卵经8℃低温处理5 d后,1龄幼虫和成虫存活率显著低于对照,而其余各发育阶段的存活率在各处理组间均无显著差异。在8℃低温处理3 d时马铃薯甲虫的内禀增长率(r)、周限增长率(λ)、净增殖率(R0)显著低于对照和低温处理1 d时,但平均世代时间(T)在各处理组间无显著差异。【结论】短时低温胁迫对马铃薯甲虫的生长发育有不利影响,延缓和降低了马铃薯甲虫种群增长。

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30. 冷驯化对松墨天牛幼虫脂代谢的影响
陈俊贤, 周娇, 魏洪义, 赵莉蔺
昆虫学报    2021, 64 (12): 1433-1443.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.12.009
摘要221)      PDF(pc) (3347KB)(59)    PDF(mobile) (3347KB)(20)    收藏

 【目的】在低温环境下,昆虫会启用体内的生理调控机制稳定自身代谢,脂肪代谢在昆虫抵御低温的过程中发挥重要作用。本研究旨在探究松墨天牛Monochamus alternatus幼虫脂肪代谢在低温条件下的变化及其对耐寒性的影响。【方法】将室内25℃下饲养的松墨天牛4龄幼虫分别置于25℃(对照)和4℃(冷驯化)恒温培养箱,7 d后解剖幼虫,收集其脂肪体,观察冷驯化后脂滴变化,测定脂肪体内脂肪含量;利用气相色谱质谱分析,检测脂肪体内游离脂肪酸组分及含量;并用RT-qPCR方法检测脂肪体内脂肪酸β-氧化关键酶(CPT1, 4KCT, VLCAD, ECH和3HCD-1)基因的相对表达量。【结果】冷驯化(4℃)7 d后松墨天牛4龄幼虫脂肪体中脂滴较对照变小,密度降低,脂肪含量下降;但其脂肪酸组成种类未变,对照组和冷驯化组主要脂肪酸均为C16∶0, C16∶1, C18∶0, C18∶1和C18∶2,其中C18∶2的相对含量在两组中均最高,由未驯化时的31.83%±8.82%降至冷驯化后的25.16%±2.88%。冷驯化后,松墨天牛4龄幼虫脂肪体中C16∶0,C16∶1和C18∶2脂肪酸含量减少,C18∶0与C18∶1的相对含量上升。在5种主要脂肪酸中,冷驯化后各脂肪酸的相对丰度较对照均有所减少,其中C16∶0, C16∶1及C18∶2的相对丰度则显著下降。但冷驯化后松墨天牛4龄幼虫脂肪体中游离脂肪酸的双键指数较对照上升3.88%。且冷驯化组脂肪体中VLCAD基因表达量较对照组显著上调。【结论】低温环境中松墨天牛幼虫通过消耗脂肪维持基本代谢,幼虫脂肪体的脂肪酸分解代谢水平提高;不饱和脂肪酸在松墨天牛的耐寒性中起关键作用。脂代谢调控为松墨天牛应对低温的重要生存策略。

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31. 利用全长转录本优化柞蚕基因组注释(英文)
李莹, 雷煜宇, 梁世梅, 章贤, 杜杰, 杨新峰, 李闪闪, 段建平
昆虫学报    2021, 64 (11): 1244-1251.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.11.002
摘要221)      PDF(pc) (2396KB)(91)    PDF(mobile) (2396KB)(25)    收藏

【目的】优化柞蚕Antheraea pernyi基因组注释,更好地扩展其在比较基因组学及品种改良研究中的应用。【方法】对柞蚕进行全长转录组测序分析;经全长转录本与参考基因组比对,鉴定新基因及新转录本,并对这些新基因和新转录本进行功能注释及长链非编码RNAs (lncRNAs)预测。利用大量的蛋白质编码转录本和lncRNAs对柞蚕基因组中基因结构进行修订。最后创建矫正后的柞蚕基因组基因注释。【结果】新发现1 997个蛋白编码基因和3 399个lncRNA基因,分别由2 402个和3 574个全长转录本数据支持。发现柞蚕基因组含25 021个基因,其中19 825个基因是蛋白编码基因,包括7个保幼激素酸甲基转移酶基因。【结论】本研究促进了对柞蚕基因组基因注释信息的认识,为柞蚕及相关物种功能基因组及比较基因组学研究提供了很有用的数据资源。

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32. 中华蜜蜂精巢和卵巢差异表达基因分析
成付平, 袁芳, 席芳贵, 秦凯鑫, 胡小芬, 王子龙
昆虫学报    2022, 65 (2): 167-175.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2022.02.005
摘要215)      PDF(pc) (5544KB)(125)    PDF(mobile) (5544KB)(15)    收藏
【目的】在蜂群中,雄蜂与蜂王都有着发育完全的性腺,但两者达到性成熟的时间却是不同步的。本研究旨在探究中华蜜蜂 Apis cerana cerana雄蜂与蜂王生殖腺的基因表达差异。【方法】利用Illumina测序技术对中华蜜蜂雄蜂精巢与蜂王卵巢转录组差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)进行分析。【结果】从中华蜜蜂精巢与卵巢中共鉴定出5 312个差异表达基因,其中2 668个基因在精巢中表达上调,2 644个基因在卵巢中表达上调。并鉴定了11个与性别决定和精子卵子发生相关的候选基因。这些差异表达基因可以归类到1 458个GO功能类别和132个KEGG通路,其中,有4个GO条目和2个KEGG通路显著富集。【结论】这些结果为研究中华蜜蜂繁殖的分子机制提供了有价值的基因表达信息。
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33. 肠道细菌产酸克雷伯氏菌及其挥发性物质对斑翅果蝇成虫的引诱效果
郭亚芸, 覃冬云, 史红梅, 吴新颖, 于毅, 李廷刚, 高欢欢
昆虫学报    2021, 64 (10): 1161-1167.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.10.005
摘要213)      PDF(pc) (1214KB)(77)    PDF(mobile) (1214KB)(25)    收藏

【目的】明确肠道细菌产酸克雷伯氏菌Klebsiella oxytoca对斑翅果蝇Drosophila suzukii的引诱效果,并鉴定和验证该菌挥发性物质对斑翅果蝇成虫的引诱效果。【方法】在无寄主植物和有寄主植物(巨蜂葡萄)的条件下,测定并分析产酸克雷伯氏菌和NB培养基(对照)的上清液对斑翅果蝇成虫的诱集比例以及被引诱成虫的雌雄性比;利用气相色谱质谱联用法(HS-SPME-GC-MS)分别鉴定产酸克雷伯氏菌和NB培养基(对照)上清液中的挥发性物质,并检测浓度较高的4种产酸克雷伯氏菌挥发性物质对斑翅果蝇成虫的引诱效果。【结果】产酸克雷伯氏菌上清液对斑翅果蝇成虫具有引诱作用。其中,无寄主植物条件下,产酸克雷伯氏菌上清液对雄虫引诱作用强于对雌虫,但是在有寄主植物条件下产酸克雷伯氏菌上清液诱集的雌雄成虫数量差异不显著。在产酸克雷伯氏菌上清液中检测到21种挥发性物质,其中浓度较高的为3-甲基-1-丁醇、2-苯乙醇、乙酸异戊酯和吲哚,斑翅果蝇成虫对3-甲基-1-丁醇、2-苯乙醇和吲哚具有趋向性,而对乙酸异戊酯则有趋避性,且3-甲基-1-丁醇可吸引更多的雄虫。【结论】肠道微生物产酸克雷伯氏菌上清液可用于引诱斑翅果蝇成虫,3-甲基-1-丁醇是产酸克雷伯氏菌代谢物中引诱雄虫的重要物质。本研究为斑翅果蝇的防治提供了参考依据。

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34. 菜粉蝶热激蛋白70(HSP70)基因的分子特性 及其对杀虫剂胁迫的响应
丁朝阳, 赵乐, 刘苏, 李茂业
昆虫学报    2021, 64 (12): 1407-1416.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.12.006
摘要210)      PDF(pc) (1780KB)(66)    PDF(mobile) (1780KB)(14)    收藏

【目的】明确菜粉蝶Pieris rapae热激蛋白70(HSP70)基因的分子特性及其对杀虫剂胁迫的响应,为探索菜粉蝶HSP70基因在抵御杀虫剂胁迫中的功能提供前期基础。【方法】利用同源检索方法,从菜粉蝶转录组数据中鉴定HSP70基因;使用生物信息学方法分析HSP70基因的分子特性;采用实时荧光定量PCR技术分析HSP70基因在菜粉蝶不同发育阶段(2-5龄幼虫、蛹和雌雄成虫)、4龄幼虫不同组织(中肠、马氏管、脂肪体和体壁)以及LD20剂量高效氯氟氰菊酯(0.12 ng/μL)和氯虫苯甲酰胺(1.04 ng/μL)胁迫下4龄幼虫体内的表达谱。【结果】从菜粉蝶转录组中鉴定了3个HSP70基因(PrHsp70-1, PrHsp70-2和PrHsp70-3) (GenBank登录号分别为MW691114, MW691115和MW691116),它们分别编码628, 630和653个氨基酸,分子量分别为68.7, 69.2和71.7 kD。生物信息学分析结果表明,3个PrHSP70蛋白均为胞质蛋白,且均含有HSP70家族的特征序列。PrHsp70-1和PrHsp70-2无内含子,而PrHsp70-3含有1个内含子。随着幼虫龄期的增加,PrHsp70-1和PrHsp70-2的表达量也不断上调,但在蛹期和成虫期下调;PrHsp70-3在供试的不同发育阶段样本中的表达量无显著差异。PrHsp70-1高量表达于幼虫脂肪体,PrHsp70-2高量表达于幼虫中肠,PrHsp70-3在幼虫体壁和脂肪体中表达量均较高。LD20剂量高效氯氟氰菊酯和氯虫苯甲酰胺均能诱导3个PrHsp70基因显著上调表达,但不同基因的响应速度有差异;此外,LD20剂量高效氯氟氰菊酯处理24 h后,PrHsp70-3显著下调表达。【结论】PrHsp70基因可能在菜粉蝶生长发育以及抵御杀虫剂胁迫中均有重要作用。

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35. C-型凝集素RfCTL-S1在红棕象甲幼虫 免疫防御中的作用
鲁盛平, 刘惠惠, 苏治平, 刘倩霞, 侯有明, 石章红
昆虫学报    2021, 64 (12): 1388-1397.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.12.004
摘要209)      PDF(pc) (6010KB)(63)    PDF(mobile) (6010KB)(9)    收藏


摘要: 【目的】明确红棕象甲Rhynchophorus ferrugineus C-型凝集素RfCTL-S1在其幼虫免疫防御中的作用。【方法】对红棕象甲RfCTL-S1序列特征进行生物信息学分析;利用RT-qPCR检测RfCTL-S1在红棕象甲4龄幼虫不同组织(头、体壁、前肠、中-后肠、血淋巴和脂肪体)以及大肠杆菌Escherichia coli DH5α和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus注射感染(注射1 μL OD600=1.6的菌液)后在红棕象甲4龄幼虫脂肪体和肠道中的表达量,以及RfCTL-S1基因RNAi后红棕象甲4龄幼虫脂肪体和肠道中抗菌肽基因RfAttacin, RfCecropin, RfColeopericinRfDefensin表达量;分析RfCTL-S1基因通过RNAi被沉默后对红棕象甲4龄幼虫血淋巴EGFP标记的大肠杆菌的清除能力以及肠道中可培养细菌菌落数量的影响。【结果】生物信息学分析发现红棕象甲RfCTL-S1基因编码的蛋白无跨膜结构域,但包含一个信号肽和糖类识别结构域,该结构域中含有EPN基序,表明RfCTL-S1是一种能结合甘露糖的分泌型蛋白。RT-qPCR检测发现,RfCTL-S1在红棕象甲4龄幼虫血淋巴中高表达。在红棕象甲幼虫脂肪体中,与注射PBS的对照组相比,注射感染大肠杆菌24 h后RfCTL-S1的表达量显著下调;注射感染金黄色葡萄球菌6 h后红棕象甲幼虫脂肪体中RfCTL-S1的表达量显著高于注射后24 h。在红棕象甲幼虫肠道中,注射感染金黄色葡萄球菌12 h后,该基因的表达量显著高于注射后6和24 h。RNAi 干扰RfCTL-S1后,红棕象甲幼虫脂肪体中抗菌肽基因RfCecropin, RfColeoptericinRfDefensin的表达量都显著下降;红棕象甲幼虫血淋巴对感染EGFP标记的大肠杆菌的清除能力显著弱于对照组,然而RNAi组和对照组间幼虫肠道中的可培养细菌菌落数没有显著差异。【结论】分泌型RfCTL-S1蛋白能够通过识别细菌并激活红棕象甲幼虫脂肪体中相应的免疫信号通路促进抗菌肽基因表达,从而实现对入侵病原体的清除。

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36. 内共生菌 Cardinium 对烟粉虱MED 隐种耐药性的影响
曹婷, 原梦颖, 杨坤, 郭磊, 褚栋
昆虫学报    2021, 64 (10): 1168-1175.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.10.006
摘要206)      PDF(pc) (1837KB)(58)    PDF(mobile) (1837KB)(16)    收藏

【目的】次生内共生菌感染可影响烟粉虱Bemisia tabaci对杀虫剂的敏感性。本研究旨在揭示内共生菌Cardinium感染对烟粉虱B. tabaci MED隐种耐药性的影响。【方法】室内测定海南陵水与山东寿光烟粉虱MED隐种种群内遗传背景一致的Cardinium感染与未感染品系对不同浓度新烟碱类杀虫剂噻虫嗪和吡虫啉的耐药性。【结果】各浓度噻虫嗪和吡虫啉处理后,烟粉虱陵水种群感染Cardinium品系死亡率比未感染品系显著降低;100, 150, 175和200 mg/L噻虫嗪以及175和200 mg/L吡虫啉处理后,烟粉虱寿光种群感染Cardinium品系死亡率比未感染品系显著上升。相对于未感染品系,烟粉虱陵水种群感染Cardinium品系对噻虫嗪、吡虫啉的抗性倍数(RR)分别是1.355和1.847,烟粉虱寿光种群感染Cardinium品系的RR分别是0.790和0.847。【结论】内共生菌Cardinium感染能影响烟粉虱MED隐种对噻虫嗪和吡虫啉的耐药性,且这种影响在不同种群间存在差异。研究结果对于揭示烟粉虱MED隐种的种群适应性及扩张机制具有重要参考价值。

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37. 应用EPG技术分析不同品种苜蓿对苜蓿斑蚜的抗性
于良斌, 岳方正, 程通通, 王予彤, 崔进, 徐林波
昆虫学报    2021, 64 (11): 1293-1304.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.11.007
摘要204)      PDF(pc) (1918KB)(51)    PDF(mobile) (1918KB)(9)    收藏
【目的】明确苜蓿斑蚜 Therioaphis trifolii对不同品种苜蓿 Medicago sativa的取食行为,探明抗蚜因子和抗虫位点,筛选抗蚜苜蓿品种。【方法】利用刺吸电位技术(electrical penetration graph, EPG)记录苜蓿斑蚜成蚜在10个苜蓿品种上的取食行为,并基于聚类分析方法筛选合适的EPG参数进行抗蚜性评价。【结果】苜蓿斑蚜成蚜在取食苜蓿过程中呈现np波、pd波、A波、B波、C波、E波、F波和G波8种波形,其中E波、F波和G波的总时间在不同品种间表现出显著差异。在5 h测试期间,E波持续时间在敖汉上最长,金皇后和中苜3号上次之,草原2号和阿尔冈金上最短;F波总时间以准格尔、阿尔冈金和金皇后上最长,敖汉、德宝和草原2号上最短,说明前者具有较强的机械抗性而后者机械抗性较弱。以第1次刺探持续时间、总刺探时间、F波总时间、C波总时间、E波总时间作为聚类分析的指标,10个苜蓿品种被聚成3类:阿尔冈金、草原2号、WL168HQ、德宝、中苜2号和新牧2号为第Ⅰ类,金皇后、中苜3号和准格尔为第Ⅱ类,敖汉为第Ⅲ类。【结论】苜蓿斑蚜成蚜在不同苜蓿品种上的取食行为存在差异,草原2号、阿尔冈金和WL168HQ在叶表皮、叶肉和韧皮部层次对苜蓿斑蚜成蚜存在抗性,金皇后在叶表皮和叶肉部位表现出抗性;苜蓿斑蚜成蚜在敖汉上能够长时间刺吸取食,因此敖汉抗性最弱。本研究为深入探讨苜蓿抗虫机理和蚜虫综合治理提供了理论参考。
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38. 褐飞虱 Nl 15基因的克隆及功能分析
王福鑫, 王渭霞, 魏琪, 何佳春, 赖凤香, 傅强, 万品俊
昆虫学报    2022, 65 (5): 558-567.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2022.05.003
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 【目的】植食性刺吸式口器昆虫的唾液蛋白参与调控植物抗虫防御反应,影响其对寄主植物的适应性。本研究旨在通过克隆褐飞虱 Nilaparvata lugens重要唾液蛋白基因 Nl15,调查其时空表达模式,明确其在褐飞虱致害性中的作用。【方法】基于褐飞虱IR56种群转录组数据,用RT-PCR克隆褐飞虱基因 Nl15 cDNA序列,并进行生物信息学分析。利用qPCR检测其在褐飞虱TN1和IR56种群不同发育阶段(卵、1-5龄若虫和雌雄成虫)和雌成虫不同组织(头、胸、腹和足)中的表达模式。通过显微注射dsRNA对褐飞虱TN1和IR56种群的4龄若虫进行 Nl15的RNAi,利用qPCR检测 Nl15 RNAi后褐飞虱若虫中Nl15的相对表达量以及 Nl15 RNAi后褐飞虱若虫取食3 d时水稻植株中防御相关基因( OsLecRK4, OsMPK10, OsWRKY24, OsLox, OsNPR1和 OsGns5)的相对表达量,并生物测定 Nl15 RNAi后褐飞虱的存活率以及成虫蜜露量和体质量增量。【结果】克隆了褐飞虱 Nl15 cDNA序列(GenBank登录号:OK181113),其开放阅读框长1 008 bp;预测编码335个氨基酸,理论等电点为7.54,分子量为38.7 kD,含有23个氨基酸的信号肽序列和一个糖基化修饰位点,不存在跨膜结构域和其他已知的功能域; Nl15与灰飞虱 Laodelphax striatellus同源蛋白氨基酸序列一致性为45%。发育表达谱结果表明, Nl15在褐飞虱各个发育阶段均表达,在3-4龄若虫中的表达量最高;组织表达谱结果表明, Nl15在褐飞虱雌成虫头部中的表达量最高,且在IR56种群头部中的表达量高于在TN1种群头部中的。RNAi实验结果表明,与注射ds GFP的对照组相比,注射ds Nl15的处理组中 Nl15的表达量显著降低了89.5%,褐飞虱的存活率以及成虫蜜露量和体质量增量均显著降低,上述6个水稻防御相关基因的表达量显著上调。【结论】褐飞虱IR56种群中的Nl15参与褐飞虱与水稻的防御与反防御分子互作。本研究为进一步阐述褐飞虱克服抗虫基因的机制及揭示昆虫与植物互作的分子网络提供了思路。
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39. 基于太平洋甲胁虱裂化线粒体基因组推测甲胁虱属祖先线粒体核型
孙佳宁, 任天广, 陈婷, 董文鸽
昆虫学报    2022, 65 (1): 102-111.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2022.01.011
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 【目的】动物典型的单一染色体线粒体基因组在甲胁虱属Hoplopleura已裂化成多个线粒体微环染色体。本研究旨在通过测定太平洋甲胁虱Hoplopleura pacifica的线粒体基因组来推测甲胁虱属祖先线粒体核型。【方法】利用Illumina HiSeq X Ten高通量测序技术对太平洋甲胁虱裂化线粒体基因组进行测定,分析其结构特征与变异情况;用最大似然法和邻接法构建7科7属15种吸虱的系统发育树;用简约法推测甲胁虱属祖先线粒体核型。【结果】太平洋甲胁虱线粒体基因组测序获得29个基因(11个蛋白质编码基因,16个tRNA基因以及2个rRNA基因),且不均匀地分布于10个线粒体微环染色体上,每个线粒体微环染色体的编码区包括1~5个基因,大小在690~1 773 bp之间。甲胁虱属内物种线粒体微环染色体组成差异较小,与吸虱亚目(Anoplura)其他属相比,甲胁虱属线粒体微环染色体的基因组成和基因排列有差异,但这种差异仅限于tRNA基因。进化树强烈支持吸虱亚目分为两大进化支,一个大的进化支包括甲胁虱科(Hoplopleuridae)、多板虱科(Polyplacidae)、血虱科(Haematopinidae)和微胸虱科(Microthoraciidae),另一个大的进化支包括虱科(Pediculidae)、阴虱科(Pthiridae)和猴虱科(Pedicinidae)。甲胁虱属祖先线粒体核型由12个线粒体微环染色体组成,每个线粒体微环染色体由一个编码区和一个非编码区构成,编码区包含1~6个基因。【结论】本研究首次测定并分析了太平洋甲胁虱裂化线粒体基因组,并与迄今为止测序的另外2种甲胁虱的线粒体基因组进行了比较,推测出甲胁虱属祖先线粒体核型。

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40. 白背飞虱 SfABCD1对杀虫剂胁迫的响应表达
曾庆会, 周操, 杨熙彬, 杨洪, 金道超, 龙贵云
昆虫学报    2022, 65 (1): 21-30.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2022.01.003
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【目的】ABC转运蛋白(ATP-binding cassette transporter, ABC transporter)是一个庞大的膜转运蛋白超家族,在昆虫生长发育和抗药性方面具有重要作用。本研究旨在通过克隆白背飞虱Sogatella furcifera ABCD1基因,并测定其在杀虫剂胁迫下的表达模式,为后续的功能研究提供理论依据。【方法】采用RTPCR技术克隆白背飞虱ABCD1基因cDNA序列并进行生物信息学分析;通过RT-qPCR技术测定其在白背飞虱不同发育时期(1-5龄若虫和羽化后第1-4天雌雄成虫)、5龄若虫和成虫的不同组织(头部、体壁、脂肪体、肠道、足、翅、精巢和卵巢)中及不同浓度(LC10, LC25, LC50和LC90)噻虫嗪、噻嗪酮和阿维菌素胁迫下3龄若虫中的表达量。【结果】获得一个白背飞虱ABC转运蛋白基因,命名为SfABCD1(GenBank登录号: MW701394),其开放阅读框长2 220 bp,编码739个氨基酸,预测分子量为82.08 kD,理论等电点为9.32;SfABCD1与灰飞虱Laodelphax striatellus和褐飞虱Nilaparvata lugens的ABCD1亲缘关系较近。RT-qPCR结果表明,SfABCD1在5龄若虫中表达量最高,且在5龄若虫和成虫各组织中均有表达,在5龄若虫肠道和头部中表达量最高。3龄若虫受杀虫剂胁迫48 h后,与清水处理的对照组相比,噻嗪酮(LC10, LC50和LC90),噻虫嗪(LC10, LC25和LC50)和阿维菌素(LC50和LC90)处理组中的SfABCD1表达量均显著上调; LC10, LC25, LC50和LC90 4个浓度的3种杀虫剂处理不同时间后,SfABCD1的表达量在杀虫剂胁迫48 h时与对照差异最大,胁迫96 h时表达差异下降,处理120 h后该基因的表达水平接近对照组。【结论】白背飞虱可通过上调SfABCD1表达量来应对噻嗪酮和噻虫嗪的胁迫,SfABCD1表达量随噻虫嗪浓度的升高而降低;另外,白背飞虱也通过调节该基因的转录水平来响应高浓度阿维菌素的毒害。

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