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. 豌豆蚜翅分化相关miRNA及其预测靶基因对蜕皮激素的应答及miR-92a-1-p5靶基因的验证
马田田, 杨宗霖, 常美玲, 霍春月, 阚云超, 李丹丹
昆虫学报    2021, 64 (4): 419-427.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.04.001
摘要367)      PDF(pc) (1511KB)(171)    PDF(mobile) (1511KB)(42)    收藏

【目的】蜕皮激素对孤雌蚜翅两型性分化具有重要调控作用。在前期研究中我们发现5个微小RNA(microRNA, miRNA)在豌豆蚜Acyrthosiphon pisum翅两型性分化中也发挥关键作用,但蜕皮激素是否与miRNA互作参与蚜虫翅型分化未知。本研究旨在探索蜕皮激素对5个miRNA及其预测靶基因表达的影响,揭示蜕皮激素与miRNA协同调控蚜虫翅型分化的机理。【方法】选择5个与豌豆蚜翅两型性分化相关的miRNA (Let-7, miR-92a, miR-92b, miR-92a-1-p5和miR-277),使用0.1 mol/L蜕皮激素类似物20-羟基蜕皮酮(20E)分别处理孤雌生殖豌豆蚜2龄若蚜10 min和30 min,48 h后取样;qPCR检测这些miRNA及其预测靶基因在20E处理后的表达量;利用双荧光素酶活性检测法对miR-92a-1-p5的预测靶基因flightin进行验证;利用纳米载体/变性剂在孤雌生殖豌豆蚜4龄若蚜中敲低miR-92a-1-p5表达,验证miR-92a-1-p5与其预测靶基因flightin的互作关系。【结果】0.1 mol/L 20E处理30 min可极显著诱导孤雌生殖豌豆蚜2龄若蚜5个miRNA的表达;处理10 min则miR-92a-1-p5和miR-92b表达量较对照极显著下降,而Let-7和miR-277较对照极显著上升。Let-7与预测靶基因abrupt在0.1 mol/L 20E处理后孤雌生殖豌豆蚜豌2龄若蚜中表达趋势相反,miR-92a和miR-277的预测靶基因winglessUba1在0.1 mol/L 20E处理10 min时表达量极显著下降,与两个对应的miRNA表达趋势相反;miR-92a-1-p5的预测靶基因flightin在0.1 mol/L 20E处理30 min后表达量极显著下降,与miRNA表达趋势相反。双荧光素酶活性检测结果显示,共转染miR-92a-1-p5模拟物和flightin CDS过表达载体pmirGlOflightin]后与转染对照NC mimics相比,荧光素酶活性下降40%,达极显著水平;敲低孤雌生殖豌豆蚜4龄若蚜中miR92a1p5后其表达量下调83%,其预测靶基因flightin表达量上升48%,均达极显著水平,表明flightin是miR-92a-1-p5的真实靶基因。【结论】蜕皮激素能够诱导豌豆蚜体内miRNA的表达;miR-92a-1-p5可能通过调控flightin参与孤雌蚜翅型分化;纳米载体/变性剂可以在蚜虫个体中实现miRNA的有效干涉。该研究为进一步探索蜕皮激素和miRNA互作参与孤雌蚜翅两型性分化机制奠定了基础。

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2. 昆虫嗅觉结合蛋白研究进展
吴帆, 张莉, 邱一蕾, 李红亮
昆虫学报    2021, 64 (4): 523-535.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.04.011
摘要364)      PDF(pc) (2399KB)(218)    PDF(mobile) (2399KB)(61)    收藏

 嗅觉结合蛋白是嗅觉系统的第一个参与者,主要表达在嗅觉外周系统淋巴液中,负责识别、结合和转运气味和信息素分子到达嗅觉受体。近些年,随着各种生物新技术的应用,大量昆虫嗅觉结合蛋白被鉴定出来,其各种不同功能得到揭示。本文对近年来嗅觉结合蛋白的分子特征、蛋白结构、功能和应用等方面的研究进展进行总结和综述。总的来说,嗅觉结合蛋白包括气味结合蛋白(odorant-binding proteins, OBPs)、化学感受蛋白(chemosensory proteins, CSPs)和尼曼匹克C2型蛋白(Niemann-Pick type C2 proteins, NPC2)三大家族,在α-螺旋和β-折叠的基础上形成了相对简单而稳定的球形结构,使它们能适应各种环境和任务,所以嗅觉结合蛋白蛋白具有复杂多样的功能,且这些功能对昆虫生理和行为尤为重要。基于嗅觉结合蛋白功能,研究者已经把它们应用于生物防治、品种选育和制作生物嗅觉传感器等,具有巨大的潜在价值。本综述为昆虫嗅觉结合蛋白后续研究提供了参考信息及一些新的思路。

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3. 荻草谷网蚜唾液蛋白基因Sm13498的克隆及功能分析
付裕, 王倩, 张勇, 陈巨莲
昆虫学报    2021, 64 (9): 1009-1019.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.09.001
摘要355)      PDF(pc) (8683KB)(204)    PDF(mobile) (8683KB)(79)    收藏

【目的】荻草谷网蚜Sitobion miscanthi为我国小麦Triticum aestivum主产区麦蚜优势种;Sm13498蛋白是在荻草谷网蚜唾液腺中特异表达的唾液蛋白。本研究旨在探析荻草谷网蚜功能未知的Sm13498在调节植物防御反应中的潜在作用。【方法】基于荻草谷网蚜唾液腺转录组测序数据,PCR克隆Sm13498的cDNA全长序列,并进行生物信息学分析;采用RT-qPCR测定Sm13498在取食小麦叶片不同时间的荻草谷网蚜无翅成蚜中的表达动态;通过酵母分泌系统验证Sm13498蛋白信号肽的分泌功能;利用根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导在本氏烟Nicotiana benthamiana中瞬时表达技术鉴定Sm13498蛋白功能及亚细胞定位。【结果】克隆获得了荻草谷网蚜Sm13498 cDNA全长序列(GenBank登录号:MW346655),开放阅读框(ORF)全长783 bp,编码260个氨基酸,预测蛋白分子量28.01 kD,第1-22位氨基酸为N端信号肽。系统进化树显示,Sm13498与豌豆蚜Acyrthosiphon pisum的功能未知蛋白LOC100159087precursor(GenBank登录号: NP_001313548.1)亲缘关系最近(氨基酸序列一致性为71.7%)。RT-qPCR结果表明,Sm13498在荻草谷网蚜无翅成蚜取食小麦叶片12 h时表达水平达到最高。含有Sm13498信号肽片段的酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae YTK12可在YPRAA培养基正常生长,并可将无色2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)还原为不可溶的暗红色的氯化三苯基四氮唑(TTF),证实其信号肽具有分泌活性。经根癌农杆菌介导在本氏烟瞬时表达Sm13498蛋白可抑制Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2-associated X protein, BAX)及病原菌激发子INF1诱导的程序性细胞死亡。亚细胞定位结果表明,Sm13498-GFP融合蛋白定位于本氏烟叶片细胞膜。【结论】结果说明荻草谷网蚜唾液蛋白Sm13498可抑制植物防御反应。本研究为发掘荻草谷网蚜唾液中效应子, 深入解析麦蚜对小麦品种强适应性奠定了基础。

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4. 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336)      PDF(pc) (9438KB)(128)    PDF(mobile) (9438KB)(68)    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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5. 微生物对昆虫行为的影响研究进展
程代凤, 李慧静, 陆永跃
昆虫学报    2021, 64 (6): 743-756.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.06.010
摘要330)      PDF(pc) (1577KB)(215)    PDF(mobile) (1577KB)(46)    收藏

在漫长的进化过程中,微生物与昆虫形成了多种形式的互作关系。微生物的广泛分布为与昆虫接触并影响昆虫的行为提供了背景条件。为了深入探究微生物影响昆虫行为的现象和机制,本文综述了微生物影响昆虫行为方面的研究进展。微生物通过产生可被昆虫识别的化学信号物质、参与昆虫或寄主植物信息化合物的合成等方式可影响昆虫对其寄主的定位和选择。在对昆虫种内和种间关系的研究中也发现微生物起着非常重要的作用。通过改变昆虫性信息素等方式,微生物还能影响到昆虫的繁殖行为;除此之外,微生物合成或参与合成的信息化合物还可以影响昆虫的社会性和聚集等行为。根据当前对微生物影响昆虫行为方面的研究现状,我们建议可进一步研究:(1)微生物影响昆虫行为的过程中,影响昆虫行为的信息化合物是如何产生的?(2)微生物在影响昆虫行为的过程中是否涉及更多的物种间互作?(3)对于一些在特定时期可影响昆虫行为的共生微生物来说,宿主昆虫是如何获得并维持这些微生物的?

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6. 组蛋白H3Ser10磷酸化在家蚕精母细胞减数分裂中的动态分布
张冰, 邱礽, 阚云超
昆虫学报    2021, 64 (3): 302-308.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.03.002
摘要295)      PDF(pc) (8355KB)(66)    PDF(mobile) (8355KB)(10)    收藏

【目的】探究组蛋白H3Ser10磷酸化(H3Ser10ph)在家蚕Bombyx mori精母细胞减数分裂中的功能。【方法】解剖并分离家蚕4龄幼虫至蛹期精巢组织,通过丙烯酰胺凝胶包埋制备处于减数分裂不同时期的精巢组织玻片,以免疫荧光标记检测H3Ser10ph抗体在精母细胞减数分裂不同时期的定位特点。【结果】在家蚕有核精子精母细胞减数分裂过程中,组蛋白H3Ser10的磷酸化发生在粗线期染色体的特定位置,双线期H3Ser10ph信号逐渐减弱,至终变期时在染色体上完全检测不到磷酸化信号。随着细胞周期的进行,磷酸化信号又开始逐渐增强,减数第一次分裂中期时达到最高水平。当细胞进入减数第二次分裂前中期时,染色体臂上的H3Ser10ph信号消失,在靠近纺锤体微管的分裂面处有弥散的H3Ser10ph抗体的信号,减数第二次分裂末期,仅剩余非常微弱的H3Ser10ph信号残留于染色体的特定位置。在无核精子精母细胞减数分裂过程中,在中期I至末期I一直在染色体上有较均一的3Ser10ph信号,后期I时纺锤丝微管与赤道面平行。【结论】组蛋白H3Ser10磷酸化与家蚕有核精子和无核精子精母细胞减数分裂中染色质的动态变化相关。

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7. 草地贪夜蛾在不同小麦品种上的取食选择性和适应性及其与叶片生化物质含量的关系
刘欢, 张勇, 陈巨莲
昆虫学报    2021, 64 ( 2): 230-239.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.02.010
摘要281)      PDF(pc) (1662KB)(107)    PDF(mobile) (1662KB)(33)    收藏
 【目的】测定草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda在不同小麦品种上的取食选择性及适应性,探索害虫为害与小麦品种间的关系,明确黄淮海麦区主栽小麦品种对草地贪夜蛾的抗性水平,为麦田抗虫品种布局和害虫综合防治提供理论依据。【方法】比较了草地贪夜蛾1和3龄幼虫对15个小麦品种的取食选择性,初步筛选出1和3龄幼虫取食选择性均较高的4个品种和较低的2个品种,测定了此6个品种小麦叶片的生化物质(总蛋白、可溶性糖、总酚、单宁)含量,并通过Pearson相关性分析阐明了幼虫取食选择与叶片生化成分含量间的关系,并观察了草地贪夜蛾在6个小麦品种上的适应性。【结果】草地贪夜蛾1和3龄幼虫对淮麦46、淮麦33、KOK1679和铜麦6号的取食选择性较高,而对鲁原502和烟农21的取食选择性较低。Pearson相关性分析表明,1和3龄幼虫对不同小麦品种叶片的取食选择率与小麦叶片的总蛋白和可溶性糖含量呈正相关,与叶片总酚和单宁含量呈负相关。在不同小麦品种上草地贪夜蛾的生长发育进程存在明显差异,在铜麦6号上的寄主适合度指数最高、幼虫历期最短,而在烟农21上的幼虫历期最长。【结论】草地贪夜蛾对小麦品种适应性不同,其中烟农21对其具有较高的抗性。草地贪夜蛾幼虫偏好在总蛋白和可溶性糖含量高的小麦叶片上取食,而叶片总酚和单宁含量高则会抑制其取食,说明小麦利用营养物质和次生物质的代谢协调其不选择性和抗生性,导致品种间对草地贪夜蛾抗虫性的差异。
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8. 基于沟眶象属两近缘种不同虫态转录组的气味受体基因鉴定及表达分析
路艺, 王倩, 温俊宝
昆虫学报    2021, 64 (6): 655-665.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.06.001
摘要259)      PDF(pc) (4365KB)(171)    PDF(mobile) (4365KB)(34)    收藏

 【目的】基于沟眶象属Eucryptorrhynchus两近缘种沟眶象E. scrobiculatus和臭椿沟眶象E. brandti不同虫态的转录组数据进行气味受体(odorant receptor, OR)基因的鉴定及表达特征分析,补充两种象甲的气味受体信息,为之后的功能研究提供理论依据。【方法】从沟眶象(幼虫、蛹和成虫)和臭椿沟眶象(卵、幼虫、蛹和成虫)不同虫态转录组数据库中筛选OR基因序列;基于两种象甲触角转录组数据,对两种象甲筛选得到的ORs进行种间和种内的序列比对;利用最大似然法对两种象甲新鉴定的ORs进行系统发育分析;根据两种象甲不同虫态转录组数据中OR基因的FPKM(fragments per kilobase per million mapped fragments)值对新鉴定的OR基因进行表达丰度分析;利用qPCR检测新鉴定的OR基因在沟眶象和臭椿沟眶象不同发育阶段和成虫不同组织中的表达谱。【结果】从沟眶象和臭椿沟眶象不同虫态转录组数据库中分别鉴定出6和4个OR基因,都具有完整的开放阅读框。根据与触角转录组数据的序列比对结果,从沟眶象和臭椿沟眶象分别新鉴定出4个(EscrOR50-53)和2个(EbraOR46-47)OR基因;在两象甲种间发现了一对可能的同源基因EscrOR53和EbraOR45。系统发育树显示,6个新鉴定的OR蛋白分属于鞘翅目OR亚家族2B和7。结合不同虫态转录组的FPKM数据及qPCR检测的时空表达谱得知,沟眶象3个和臭椿沟眶象2个新鉴定到的OR基因均在成虫的非嗅觉组织中高表达,且在卵、幼虫或蛹期也有表达。【结论】本研究明确了沟眶象和臭椿沟眶象不同虫态转录组中的气味受体基因及其时空表达谱,并且发现两种象甲的生殖器官中可能存在非嗅觉的功能性的ORs,提示其可能在发育的早期阶段就已发挥功能。

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9. 白背飞虱若虫和雄雌成虫唾液腺蛋白鉴定
李飞, 易金玉, 刘玉娣, 侯茂林
昆虫学报    2021, 64 (3): 281-301.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.03.001
摘要250)      PDF(pc) (2815KB)(127)    PDF(mobile) (2815KB)(36)    收藏

 【目的】对白背飞虱Sogatella furcifera唾液腺蛋白进行鉴定及功能注释分类,探究不同发育阶段和不同性别的白背飞虱唾液腺蛋白之间的区别与联系。【方法】麻醉白背飞虱若虫、雄成虫和雌成虫,解剖收集唾液腺组织,提取蛋白,还原烷基化和酶解,利用液相色谱串联质谱技术鉴定蛋白。与Unigene蛋白数据库进行比对,并通过KOG分析,对唾液腺蛋白进行功能注释分类。【结果】白背飞虱若虫、雄成虫和雌成虫特有的唾液腺蛋白分别为385, 168和82个,若虫与雄成虫、若虫与雌成虫及雄成虫与雌成虫共有的唾液腺蛋白分别为319, 60和60个。KOG功能注释显示与细胞过程和信号传导相关的蛋白数量最多,若虫、雄成虫和雌成虫特有以及若虫与雄成虫、若虫与雌成虫及雄成虫与雌成虫共有的这类蛋白数量分别为81, 22, 70, 19, 21和12个,这些蛋白主要发挥着翻译后修饰、蛋白质更新、伴侣蛋白,细胞内运输、分泌和囊泡运输及信号转导作用。【结论】白背飞虱唾液腺蛋白在参与信号转导机制方面表现较为活跃,这可能与其刺吸危害有一定的关系。

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10. ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株上烟粉虱寄主适应性及寄主植物营养成分含量和防御反应变化
丁天波, 周雪, 杨楠, 杨炀, 唐瑶, 褚栋
昆虫学报    2021, 64 (3): 384-391.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.03.010
摘要249)      PDF(pc) (1519KB)(36)    PDF(mobile) (1519KB)(7)    收藏

【目的】本研究以番茄褪绿病毒(tomato chlorosis virus, ToCV)和番茄黄化曲叶病毒(tomato yellow leaf curl virus, TYLCV)为主体,旨在明确ToCV单独侵染及TYLCV&ToCV复合侵染对烟粉虱Bemisia tabaci MED隐种寄主适应性的影响,并从寄主植物营养成分和防御角度解析不同番茄病毒侵染对烟粉虱MED隐种寄主适应性影响的生理机制。【方法】ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株后,统计分析番茄植株上烟粉虱MED隐种成虫存活率和产卵量以及番茄植株中氨基酸和总糖含量;通过RT-qPCR技术检测番茄植株茉莉酸(JA)信号通路关键基因(FAD7和PI II)以及水杨酸(SA)信号通路关键基因(NPR1和PR1)的表达模式。【结果】相对于取食健康番茄植株的烟粉虱成虫,取食番茄病毒侵染的番茄植株烟粉虱MED隐种成虫的存活率和产卵量均显著降低,其中以TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株为寄主时,烟粉虱MED隐种成虫的存活率和产卵量均达到最低水平。TYLCV&ToCV复合侵染后,番茄植株中总氨基酸含量、14种水解氨基酸含量以及总糖含量低于ToCV单独侵染番茄植株。ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株后,FAD7和PI II的表达量均显著降低,并且2个基因在TYLCV&ToCV复合侵染植株中的表达水平最低;然而,NPR1和PR1的表达水平在ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株中均有上升趋势,TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株中NPR1表达水平和ToCV单独侵染番茄植株中PR1表达水平均显著高于健康番茄植株中的。【结论】ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染均能够明显降低番茄植株上烟粉虱MED隐种的寄主适应性,且TYLCV&ToCV复合侵染更不利于烟粉虱MED隐种生存;相对于健康番茄植株,ToCV单独侵染和TYLCV&ToCV复合侵染番茄植株营养成分与防御系统发生了变化且存在差异。研究结果为揭示烟粉虱与植物病毒互作提供了参考。

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11. 利用CRISPR/Cas9系统检测果蝇细胞中组蛋白甲基化修饰对20E信号传导的调控
张文豪, 龙诗慧, 倪伊璐, 张佳慧, 李胜, 李康
昆虫学报    2021, 64 (5): 549-557.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.05.001
摘要248)      PDF(pc) (3507KB)(130)    PDF(mobile) (3507KB)(23)    收藏

【目的】利用CRISPR/Cas9基因敲除系统在黑腹果蝇Drosophila melanogaster细胞中筛选并检测组蛋白甲基化修饰对蜕皮激素20羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone, 20E)信号传导的调控。【方法】通过Flybase网站分析并总结黑腹果蝇组蛋白甲基转移酶及其修饰位点;将5个组蛋白甲基转移酶基因[trr, Mes-4, ash1, Su(var)3-9和egg]的sgRNA插入到敲除载体pAc-sgRNA-Cas9骨架中并转染黑腹果蝇Kc细胞,利用TA克隆和测序鉴定突变位点。以Trr正调控20E初级应答基因Br-C的转录表达为阳性对照,利用qRT-PCR和Western blot检测该系统敲除靶基因的有效性;通过检测20E应答元件(20E response element, EcRE)双荧光素酶活性确定trr, Mes-4, ash1, Su(var)3-9和egg是否参与20E信号传导。【结果】果蝇组蛋白甲基化修饰主要发生在组蛋白H3的赖氨酸残基上,H3的精氨酸残基和组蛋白H4的甲基化修饰较少。trr敲除载体pAc-trr-sgRNA-Cas9转染Kc细胞后成功突变trr,降低H3K4三甲基化水平并阻断20E对其初级应答基因Br-C的转录诱导,证明该敲除系统的有效性。除trr之外,Mes-4和egg的敲除降低EcRE的双荧光素酶活性。【结论】插入靶标基因sgRNA序列的pAc-sgRNA-Cas9敲除载体在果蝇Kc细胞中可以有效快捷地突变靶基因。利用该敲除系统发现,除Trr之外,Mes-4和egg影响EcRE的活性而参与20E信号传导。本研究为昆虫细胞CRISPR/Cas9介导的基因敲除和组蛋白甲基化修饰调控20E信号传导的深入研究提供了理论依据与工作基础。

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12. 黄胸蓟马触角感器的形态和分布
刘宇艳, 王谅, 张祥琴, 陈艺欣, 田厚军, 林硕, 李恒, 余芸, 林凌鸿, 张洁, 陈勇, 魏辉
昆虫学报    2021, 64 (4): 498-509.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.04.009
摘要246)      PDF(pc) (17457KB)(91)    PDF(mobile) (17457KB)(21)    收藏
摘要: 【目的】本研究旨在明确黄胸蓟马Thrips hawaiiensis各个发育阶段触角感器类型、形态和分布。【方法】运用扫描电镜技术观察黄胸蓟马雌雄成虫、若虫、预蛹、蛹触角的形态结构以及触角上感器类型、形态和分布。【结果】黄胸蓟马成虫触角由柄节、梗节和鞭节3个部分组成,其中长的鞭节分为5个鞭小节(I-V)。雌成虫触角平均长度为263.70±5.78 μm,雄成虫触角平均长度为225.79±8.92 μm。触角长度随着虫龄的增长而显著增加。雌雄成虫触角上共发现Bhm氏鬃毛、钟形感器、刺形感器(I和II)、毛形感器、锥形感器(I, II和III)、腔锥形感器和腔形感器7种触角感器以及微毛和表皮齿2种表皮结构。预蛹触角呈锥形,无明显分节,可以自由活动,平均长138.81±6.29 μm。蛹触角紧贴头胸背部,圆柱形、无明显分节,不能自由活动,平均长213.07±6.30 μm。1龄和2龄若虫触角由柄节、梗节和鞭节组成,其鞭节分为4个鞭小节(I-IV),触角平均长度分别为122.48±1.72和134.58±3.75 μm。1龄若虫触角上分布有Bhm氏鬃毛、钟形感器、刺形感器(I和II)、锥形感器(I和II)、腔锥形感器、腔形感器、毛形感器和特殊结构感器共8种类型感器,表面分布表皮齿和舌状结构2种表皮结构;2龄若虫触角上分布有Bhm氏鬃毛、钟形感器、刺形感器(I和II)、毛形感器、锥形感器(I和II)、腔锥形感器、腔形感器7种类型感器以及表皮齿1种表皮结构。【结论】本研究较全面地对黄胸蓟马各个发育阶段的触角及触角感器形态和分布进行了观察和描述,并对其功能进行了推测。研究结果为进一步研究蓟马类昆虫触角感器的生理功能奠定了理论基础。
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13. 中华按蚊OCT家族基因的多样性及序列特征
雷丹, 闫振天, 张肖肖, 陈斌
昆虫学报    2021, 64 (3): 337-347.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.03.006
摘要244)      PDF(pc) (7078KB)(63)    PDF(mobile) (7078KB)(10)    收藏

【目的】在全基因组水平鉴定、分类和命名中华按蚊Anopheles sinensis有机阳离子转运体(organic cation transporter, OCT)家族基因,为昆虫OCT基因提供信息框架。【方法】从NCBI, VectorBase和EMBL数据库下载冈比亚按蚊An. gambiae、黑腹果蝇Drosophila melanogaster和秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans已知的OCT氨基酸序列作为询问序列,基于中华按蚊基因组与转录组测序数据,通过本地Blast搜索鉴定中华按蚊基因组上OCT基因;运用生物信息学方法预测中华按蚊OCT基因的基因结构、Scaffold定位和保守基序等特征,通过最大似然法构建中华按蚊OCT基因的系统发育树。【结果】中华按蚊共有54个OCT家族基因,分属于OCTA, OCTB和OCTC 3个亚家族,分别有33, 15和6个基因。除AsOCTA20和AsOCTB2外,其余OCT基因编码的氨基酸序列均具有MFS_1和Sugar_tr跨膜结构域(transmembrane domain, TMD),大多数OCT氨基酸序列有12个TMD。所有OCT氨基酸序列都有GRK-(PT)-VL, PES-(APVS)和EQFPT-(VI)-RN 3个保守基序,各亚家族还有各自的保守基序。4对基因(AsOCTB4aAsOCTB4b, AsOCTA10aAsOCTA10b, AsOCTA19aAsOCTA19b,以及AsOCTA23a和AsOCTA23b)源自基因重复事件。AsOCTC基因较为原始,AsOCTB基因较为进化,都是明显的单系; AsOCTA基因介于两者之间,进化关系较为复杂。【结论】本研究丰富了中华按蚊基因组数据,为后续中华按蚊OCT基因功能特别是杀虫剂抗性机制方面的功能研究奠定了基础。

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14. 植食性昆虫唾液效应子和激发子的研究进展
董玉妹, 张美倩, 沈慧, 黄兴革, 杨玉霞, 李继芬, 张文丹, 沈丹宇, 景茂峰, 窦道龙, 夏爱
昆虫学报    2021, 64 (8): 982-997.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.08.010
摘要244)      PDF(pc) (2201KB)(113)    PDF(mobile) (2201KB)(24)    收藏

植食性昆虫与寄主植物通过协同进化形成了复杂的防御和反防御机制。本文系统综述了昆虫唾液效应子和激发子在植物与昆虫互作中的作用及机理。昆虫取食中释放的唾液激发子被植物识别而激活植物早期免疫反应,昆虫也能从口腔分泌效应子到植物体内抑制免疫;抗性植物则利用抗性(R)蛋白识别昆虫无毒效应子,启动效应子诱导的免疫反应,而昆虫又进化出多种方式来躲避植物R蛋白的识别。总之,在这场军备竞赛中,昆虫的唾液成分决定着昆虫能否取食成功。取食过程中,咀嚼式口器害虫分泌大量酶类到植物体内,而刺吸式害虫则分泌胶状和水样唾液到植物中,它们都利用激发子和效应子去调控植物的免疫防御反应。分析现已报道的昆虫效应子发现其作用机制各有不同,具体表现为影响植物早期防御信号,调控植物激素通路及其他通路,或靶向小分子RNA通路。本文还综述了昆虫激发子的最新进展,揭示激发子可以通过诱导释放植物次生代谢物以及调控激素水平、Ca2+内流和活性氧爆发增强植物抗性。最后对昆虫效应子的分泌特性、寄主特异性和多功能性作了分析,并对无毒效应子及其对应的植物R基因,以及激发子的模式识别受体的研究进行了展望。

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15. 角倍蚜各虫态蜡腺的分布与结构
魏洪媛, 丰国蕊, 许鑫, 邵淑霞, 陈晓鸣, 杨子祥
昆虫学报    2021, 64 (4): 490-497.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.04.008
摘要239)      PDF(pc) (6961KB)(51)    PDF(mobile) (6961KB)(14)    收藏

【目的】角倍蚜Schlechtendalia chinensis是五倍子的主要生产种,具有复杂的生活史,需要经历干母、干雌、秋迁蚜、越冬若蚜、春迁蚜和性蚜6种虫态,在盐肤木Rhus chinensis和藓类植物上转主寄生,经历有性和无性生殖、瘿内和瘿外世代的交替才能完成生活史。通过对角倍蚜蜡腺的研究,有助于深入了解角倍蚜的生态适应性,为角倍蚜培育技术改进和产量提高提供依据。【方法】以采自云南盐津田间的角倍蚜为虫源,通过室内饲养获得的角倍蚜各虫态标本。采用光学显微镜、电子显微镜和超薄切片技术,对角倍蚜各虫态蜡腺的分布、形态和结构进行分析。【结果】角倍蚜各虫态(1龄干母除外)均有蜡腺,沿背部中线左右对称分布,其中头部2列2排、胸部4列1排、腹部6列8排,共56个蜡腺;1龄干母(瘿外生活)没有蜡腺,2龄干母(瘿内生活)在腹部背面有2列8排共16个蜡腺。每个蜡腺由2~22个多边形凹陷组成,凹陷的数量和形态在不同虫态间差异显著,其中干雌、春迁蚜和秋迁蚜的蜡腺最为复杂,越冬若蚜次之。性蚜各部位的蜡腺结构差异明显,靠近背板中线的脊柱板和胸膜板的蜡腺结构简单,而靠近边缘线上的蜡腺结构复杂;2龄干母的蜡腺结构也较简单。与各虫态蜡腺的分布相对应,角倍蚜各虫态(1龄干母除外)的体表均有蜡粉,其中干雌、春迁蚜和秋迁蚜分泌大量的蜡粉,越冬若蚜次之,性蚜体表有少量蜡粉,1龄干母没有蜡粉,2龄干母有少量蜡粉。【结论】角倍蚜各虫态蜡腺和体表蜡粉的数量、排列和发达程度存在差异,且这些差异与其生活微环境和各虫态的生物学特性密切相关,可能是角倍蚜对环境条件长期适应的结果。

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16. 沉默类胰岛素多肽(Ilp)基因对褐飞虱翅和卵巢发育及海藻糖代谢的影响
於卫东, 刘永康, 罗雨嘉, 黄镇, 周泰, 叶林, 唐斌, 王世贵
昆虫学报    2021, 64 (4): 428-438.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.04.002
摘要239)      PDF(pc) (4911KB)(118)    PDF(mobile) (4911KB)(20)    收藏

 【目的】类胰岛素多肽(insulin-like peptide, Ilp)位于胰岛素信号通路最上游,其在糖类物质调控中发挥关键作用。本研究则旨在探究Ilp在褐飞虱Nilaparvata lugens海藻糖代谢平衡的调控作用。【方法】以褐飞虱5龄若虫为实验材料,采用RNAi技术干扰Ilps的表达,观察RNAi后褐飞虱的表型以及雌成虫的卵巢发育。RNAi 48 h与72 h后,采用生化方法测定褐飞虱5龄若虫体内海藻糖、糖原和葡萄糖含量以及海藻糖酶活性变化;采用qPCR检测海藻糖酶基因(TRE1-1, TRE1-2和TRE2)和海藻糖合成酶基因(TPS1和TPS2)的表达量变化。【结果】dsRNA可有效抑制Ilps的表达,导致褐飞虱出现异常翅型,且注射dsIlp3以及dsIlp1+dsIlp2+dsIlp3+dsIlp4发现褐飞虱2日龄雌成虫卵巢发育不完全。分别注射dsIlp1-4和dsIlp1+dsIlp2+dsIlp3+dsIlp4后48 h均能显著提高葡萄糖含量;分别注射dsIlp2, dsIlp3及dsIlp4后48 h显著提高了糖原含量;分别注射dsIlp3和dsIlp4后48 h能够显著提高海藻糖含量,而分别抑制Ilp2和Ilp4 72 h后海藻糖含量显著下降,但注射dsIlp1+dsIlp2+dsIlp3+dsIlp4后48和72 h海藻糖含量都显著上升。注射dsIlp1+dsIlp2+dsIlp3+dsIlp4后72 h可溶性海藻糖酶活性均显著上升,膜结合型海藻糖酶活性则在分别注射dsIlp3, dsIlp4和dsIlp1+dsIlp2+dsIlp3+dsIlp4后72 h显著下降;分别注射dsIlp1, dsIlp2和dsIlp4后TRE1-1, TRE1-2, TRE2, TPS1和TPS2的表达量显著下降。【结论】沉默Ilp基因对褐飞虱的发育以及繁殖有一定的阻碍作用,且能够提高褐飞虱体内葡萄糖与糖原的含量,下调海藻糖酶与海藻糖合成酶基因表达量,提高可溶性海藻糖酶的活性,进而调控海藻糖的代谢。

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17. 昆虫钠离子通道的研究进展
吴少英, 段文波, 李芬, 杨磊, 王颢, 王力奎
昆虫学报    2021, 64 (7): 862-874.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.07.010
摘要229)      PDF(pc) (19017KB)(81)    PDF(mobile) (19017KB)(126)    收藏

昆虫只有一个或两个电压门控钠离子通道α亚基基因,但两种转录后修饰(选择性剪切和RNA编辑)实现了昆虫钠离子通道的功能多样性。昆虫β辅助亚基TipE和TEH1-4在钠离子通道表达和调控中也起着重要作用。电压门控钠离子通道在动作电位的产生和传递中至关重要,是多种天然和人工合成神经毒素及杀虫剂的作用靶标,包括广泛使用的拟除虫菊酯类、茚虫威和氰氟虫腙等杀虫剂。其中,拟除虫菊酯类杀虫剂通过调控昆虫钠离子通道的失活和去激活,延长跨膜钠离子流的时间,引起神经兴奋性传导障碍;茚虫威和氰氟虫腙阻断昆虫中枢和外周神经系统神经元的动作电位传导,这些神经毒剂都能干扰昆虫钠离子通道的正常功能。昆虫钠离子通道一般存在两个拟除虫菊酯类杀虫剂结合位点,但不同物种钠离子通道与拟除虫菊酯的结合位点存在一定差异。据此,本文就昆虫钠离子通道及其与杀虫剂的相互作用加以综述,有望推动昆虫神经受体研究,且对鉴定昆虫抗药性相关突变位点和研发高效的杀虫剂均具有重要参考价值。

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18. 巴氏新小绥螨毒死蜱抗性选育及生物学特性
王莉, 程明明, 傅云梅, 方云洪, 魏志堂, 成禄艳, 雷双, 丁莉莉, 于士将, 丛林, 冉春
昆虫学报    2021, 64 (3): 374-383.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.03.009
摘要227)      PDF(pc) (1652KB)(33)    PDF(mobile) (1652KB)(10)    收藏

【目的】明确巴氏新小绥螨Neoseiulus barkeri毒死蜱抗性对其生物学特性的影响,为抗药性捕食螨田间应用提供理论基础。【方法】在室内采用药膜法测定毒死蜱对巴氏新小绥螨的毒力,以半致死浓度(lethal medium concentration, LC50)为选择压力,对巴氏新小绥螨敏感种群进行逐代汰选。应用生命表法分析毒死蜱抗性获得对巴氏新小绥螨相对适合度(relative fitness, Rf)的影响。采用HollingII模型拟合分析不同温度下巴氏新小绥螨毒死蜱敏感和抗性品系对柑橘全爪螨Panonychus citri卵和雌成螨捕食功能反应差异。【结果】经过21代抗性筛选,获得了抗性倍数为34.77倍的巴氏新小绥螨毒死蜱抗性品系。抗性获得对巴氏新小绥螨各发育历期、子代雌性比例和捕食功能反应等特征均无明显影响,但产卵期和雌成螨寿命有所缩短。在15℃时,巴氏新小绥螨敏感品系和抗性品系均无法完成整个世代周期。在25℃条件下,巴氏新小绥螨敏感品系和抗性品系的单雌产卵量均最高,分别为41.64±1.04和38.80±0.93粒/雌,两者差异显著;该温度条件下,巴氏新小绥螨敏感品系和抗性品系的产卵期均最长,分别为24.82±1.50和21.34±1.26 d,两者也存在显著性差异。在30℃条件下,巴氏新小绥螨敏感品系和抗性品系世代周期均最短,分别为6.62±0.23和6.53±0.13 d。同时,该温度条件下,巴氏新小绥螨敏感品系和抗性品系对柑橘全爪螨的捕食能力均最强,其中对卵的最大日捕食量分别为156.25和140.85粒,对雌成螨的最大日捕食量分别为23.10和22.32头。就相对适合度而言,巴氏新小绥螨抗性品系的相对适合度在25和30℃时略低于敏感品系,但在20和35℃时略高于敏感品系。【结论】总体而言,巴氏新小绥螨毒死蜱抗性获得对其在不同温度条件下生物学特性的影响较小。研究结果为巴氏新小绥螨抗性品系筛选及田间应用提供了理论依据。

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19. RNAi抑制小菜蛾Br-Z2/3基因对下游细胞凋亡基因表达及化蛹的影响
胡晓汉, 田素芬, 李亚勍, 林硕, 陈艺欣, 魏辉, 顾晓军, 黄劲飞, 王曦莹, 李志华
昆虫学报    2021, 64 ( 2): 141-148.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.02.001
摘要226)      PDF(pc) (3456KB)(167)    PDF(mobile) (3456KB)(50)    收藏
 【目的】本研究旨在构建用于小菜蛾Plutella xylostella蛹期特异表达基因Br-Z2/3 dsRNA合成的体外原核表达系统,研究RNAi抑制Br-Z2/3基因对小菜蛾Br-Z2/3和细胞凋亡基因表达及化蛹的影响。【方法】构建小菜蛾L4440-Br-Z2/3重组载体,转化大肠杆菌Escherichia coli HT115感受态细胞,经IPTG诱导大量获得Br-Z2/3 dsRNA,显微注射Br-Z2/3 dsRNA至小菜蛾4龄幼虫进行RNAi;qPCR检测干扰Br-Z2/3基因12和24 h后小菜蛾4龄幼虫Br-Z2/3及其下游细胞凋亡基因reaper, caspase-9和Gadd45g的表达量;观察并统计Br-Z2/3 RNAi后小菜蛾4龄幼虫的化蛹率、平均化蛹时间、蛹畸形率和幼虫死亡率。【结果】成功实现了Br-Z2/3 dsRNA的原核表达。qPCR结果表明,RNAi干扰Br-Z2/3后,小菜蛾4龄幼虫Br-Z2/3基因和相关联的细胞凋亡基因reaper表达量显著下降,但caspase-9和Gadd45g表达量显著上升。注射Br-Z2/3 dsRNA的处理组,化蛹率显著低于对照组,且化蛹高峰期推迟,幼虫死亡率显著高于对照组且畸形蛹率增加。【结论】本研究成功构建了用于小菜蛾Br-Z2/3基因dsRNA合成的体外原核表达系统,利用显微注射法对Br-Z2/3进行RNA干扰,证明Br-Z2/3是调控小菜蛾化蛹的关键基因。
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20. 桃蛀螟性信息素结合蛋白CpunPBP3的表达模式及性信息素结合特性(英文)
陈秋应, 杨喜, 游东蕊, 杨沐, 徐志峰, 肖伟
昆虫学报    2021, 64 (3): 318-326.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.03.004
摘要226)      PDF(pc) (1706KB)(62)    PDF(mobile) (1706KB)(9)    收藏

【目的】本研究旨在对桃蛀螟Conogethes punctiferalis性信息素结合蛋白CpunPBP3进行鉴定和定性分析,完善对桃蛀螟性信息素感受机制的理解。【方法】扩增、分析桃蛀螟CpunPBP3的cDNA序列,并与其他草螟科昆虫的同源蛋白氨基酸序列进行比较。利用qRT-PCR测定桃蛀螟不同日龄雄成虫触角中CpunPBP3的表达量变化,以及该基因表达的昼夜波动;以性信息素反-10-十六碳烯醛(E10-16∶Ald)(150 ng)和顺-10-十六碳烯醛(Z10-16∶Ald)(6 ng)对雄成虫进行诱导,并检测诱导后24 h内不同时间节点时触角中CpunPBP3的表达量。构建重组表达载体pET-30a(+)/CpunPBP3,通过大肠杆菌Escherichia coli表达获得重组蛋白,并通过荧光竞争实验检测纯化重组蛋白CpunPBP3与上述2种性信息素成分的结合能力。【结果】系统发育分析结果显示,CpunPBP3与已经鉴定的桃蛀螟PBP基因CpunPBP2和CpunPBP5分布在不同分支中,但与其他昆虫物种的PBP基因亲缘关系较近;qRT-PCR结果表明,雄成虫触角中CpunPBP3的表达量在羽化后0-8 d呈先升高后下降的趋势,24 h光周期内17∶00时的表达量显著高于1∶00时的,其余时间节点间的表达量无显著差异;150 ng的E10-16∶Ald诱导3和6 h后的表达量显著下降,6 ng的Z10-16∶Ald诱导6和24 h后的表达量显著增加。荧光竞争结合实验结果表明,CpunPBP3重组蛋白与性信息素E10-16∶Ald和Z10-16∶Ald均有强结合能力,Ki值分别为9.267和8.656 μmol/L。【结论】本研究明确了CpunPBP3的核苷酸和氨基酸序列及其表达模式,能够响应性信息素的诱导而表达,而且CpunPBP3重组蛋白能够很好地结合性信息素,表明CpunPBP3是桃蛀螟的一条性信息素结合蛋白。

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21. 昆虫滞育表观遗传调控的研究进展
安颢敏, 刘文, 王小平
昆虫学报    2021, 64 (4): 510-522.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.04.010
摘要224)      PDF(pc) (1746KB)(146)    PDF(mobile) (1746KB)(28)    收藏

滞育是昆虫躲避不良环境的一种策略,对延续昆虫种群具有重要意义。特别是昆虫的兼性滞育,能够受环境的周期性季节变化影响,表观遗传可能在其中扮演重要角色。表观遗传是不依赖DNA序列改变所产生的可遗传变异,包括DNA、RNA、蛋白质和染色质水平上的各种表观遗传调控过程,可能参与生物的发育可塑性。昆虫滞育表观遗传调控主要包括两个方面:一是表观遗传调控如何响应滞育诱导的环境信号;二是环境信号诱导的表观遗传调控如何作用昆虫滞育。尽管已有报道提示DNA甲基化可以响应光周期信号,组蛋白乙酰化能够耦联昆虫内分泌信号,但表观遗传调控参与昆虫滞育的具体机制尚不完全清楚。表观遗传调控昆虫滞育在不同滞育类型的昆虫中都有报道。对于同一滞育类型,不同表观遗传过程之间可能存在协同,这种协同作用如何响应环境信号,又如何精确调节昆虫滞育仍不得而知。总之,现有研究仅仅展示了表观遗传调控昆虫滞育的可能性,昆虫滞育表观遗传调控的分子机制亟待深入研究,特别是以下几个方面:(1)表观遗传响应滞育诱导环境信号的分子机制研究;(2)表观遗传耦联内分泌调控的分子机制研究;(3)介导表观遗传调控的细胞信号转导研究;(4)表观遗传的协同调控在昆虫滞育中的功能研究。

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22. 致瘿昆虫对寄主植物生理和代谢的影响
杨孟可, 刘赛, 乔海莉, 郭昆, 徐荣, 徐常青, 陈君
昆虫学报    2021, 64 (4): 536-548.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.04.012
摘要223)      PDF(pc) (1797KB)(94)    PDF(mobile) (1797KB)(21)    收藏

 虫瘿是致瘿昆虫刺激植物后诱导形成的畸形结构,是研究植物与昆虫协同进化的理想材料,同时致瘿昆虫通常还是重要的农林害虫。因此,研究致瘿昆虫对寄主植物的影响,一方面可进一步揭示致瘿昆虫与植物的关系,有助于揭示成瘿植物生长的一般过程;另一方面,了解成瘿植物对致瘿昆虫的响应有助于筛选植物抗性指标、抗性基因、敏感基因等,为抗性育种提供理论基础。本文主要围绕致瘿昆虫对寄主植物光合作用、生理和代谢活动的影响等进行了综述。致瘿昆虫普遍引起寄主植物光合色素减少、光合速率降低,虫瘿内部组织中糖类、氨基酸类等初生代谢物质含量增加,虫瘿外部组织中酚类、黄酮类等非挥发性和萜类为主的挥发性次生代谢物质含量增加,寄主植物POD和SOD等保护酶活性增强,以及IAA, SA和JA等植物激素含量提高。现有研究资料显示,致瘿昆虫对寄主植物生理和代谢影响的研究仍处于初级阶段,其影响机制还需要进一步研究。

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23. 昆虫miRNA研究进展
杨婕, 谢苗, 徐雪娇, 白建林, 尤民生
昆虫学报    2021, 64 ( 2): 259-280.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.02.013
摘要219)      PDF(pc) (2714KB)(132)    PDF(mobile) (2714KB)(17)    收藏
 微小RNA(microRNA, miRNA)广泛存在于不同的生物体内,是一类长度为19~24 nt的内源性单链非编码小RNA,主要通过其种子区域与靶基因的开放阅读框(open reading frame, ORF)和3′非翻译区(untranslated region, UTR)进行结合,进而在转录后水平调控基因表达,miRNA在细胞分化、增殖、凋亡等多种生物学过程中均起着重要作用。随着miRNA逐渐成为生命科学研究的热点,其在昆虫中的研究也不断深入并取得了较大进展,高通量测序技术以及生物信息学的发展加快了各个物种中miRNA的鉴定,为后续miRNA相关研究提供了理论基础。直接克隆、生物信息学预测以及高通量测序都可以对不同物种中的miRNA进行鉴定,并通过miRNA基因芯片分析、Northern blot及实时荧光定量PCR(RTqPCR)检测miRNA表达水平,对其进行抑制表达或过表达可以进一步揭示miRNA的生物功能。miRNA通过参与蜕皮激素通路及调节蜕皮激素受体、性别分化、翅发育、脂质代谢和卵巢发育等相关基因的表达对昆虫的生长发育和生殖过程产生重要影响。某些昆虫的昼夜节律、记忆形成、学习能力等行为过程也不乏miRNA参与。在病毒与昆虫互作过程中,一些病毒编码的miRNA通过调节宿主基因表达,干扰宿主昆虫对病毒的免疫反应,而昆虫编码的miRNA则可以影响病毒复制。昆虫miRNA也可以通过调节自身免疫相关基因的表达,影响其先天免疫功能,在昆虫对外源病原物的免疫反应中发挥重要作用。此外,昆虫miRNA通过负向调控解毒相关基因的表达而形成或增强杀虫剂抗性,改变对农药的敏感性,在昆虫抗药性中发挥作用。本综述为进一步了解昆虫miRNA提供了理论基础,也为其在害虫综合治理中的应用提供依据。
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24. 昆虫变态:自然、历史、进化与调控——《Insect Metamorphosis: From Natural History to Regulation of Development and Evolution》评介
李康, 宋佳晟, 周树堂, 李胜
昆虫学报    2021, 64 (6): 769-770.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.06.012
摘要219)      PDF(pc) (660KB)(119)    PDF(mobile) (660KB)(23)    收藏
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25. 麦长管蚜miRNA实时荧光定量PCR内参基因的筛选
杨超霞, 闫艺, 张方梅, 朱勋, 张云慧, 李祥瑞
昆虫学报    2021, 64 (4): 439-448.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.04.003
摘要218)      PDF(pc) (1337KB)(78)    PDF(mobile) (1337KB)(30)    收藏

 【目的】筛选特定条件下麦长管蚜Sitobion avenae稳定表达的微小RNA(miRNA)表达分析内参基因。【方法】根据麦长管蚜miRNA Illumina测序结果筛选出miR-10-3p, miR-993, miR-276, miR-275, miR-252a, miR-1, miR-375, pc-15, pc-73和1个常用内参基因U6共10个候选内参基因。利用qRT-PCR测定10个候选内参基因在麦长管蚜有翅蚜和无翅蚜不同发育时期、不同组织以及4种化学药剂(95.1%吡虫啉原药、97.8%噻虫啉原药、95%阿维菌素原药和40%氧乐果乳油)处理无翅蚜中的相对表达量。利用GeNorm, NormFinder, ΔCt法, BestKeeper和RefFinder对10个候选内参基因的表达稳定性进行评价。【结果】qRT-PCR结果表明,在麦长管蚜有翅蚜不同发育阶段、无翅蚜不同发育阶段、有翅蚜和无翅蚜不同组织中和4种药剂处理的无翅蚜中表达量较高的内参基因分别是miR-276, miR-276, miR-10-3p和miR-10-3p;5种方法综合分析得出,在上述4种条件下表达稳定性都较好的内参基因分别是miR-252a, miR-993, miR-275和miR-993。GeNorm软件分析表明不同条件下麦长管蚜内参基因的较佳数目为2,结合RefFinder稳定性综合排序的结果分析可知在有翅蚜不同发育阶段、无翅蚜不同发育阶段、有翅蚜和无翅蚜不同组织中和不同药剂处理无翅蚜中稳定表达的内参基因组合分别是miR-252a和miR-276, miR-993和miR-276, miR-275和miR-10-3p, miR-993和miR-10-3p。【结论】麦长管蚜有翅蚜不同发育阶段、无翅蚜不同发育阶段、有翅蚜和无翅蚜不同组织中和不同药剂处理无翅蚜中内参基因优化组合分别为miR-252a和miR-276, miR-993和miR-276, miR-275和miR-10-3p, miR-993和miR-10-3p。研究结果为麦长管蚜miRNA基因定量表达的研究提供了内参基因选择的依据。

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26. 日本刀角瓢虫对不同叶毛密度茄子品种的产卵选择性
梅文娟, 姚凤銮, 林硕, 丁雪玲, 郑宇, 卢学松, 何玉仙, 翁启勇
昆虫学报    2021, 64 (9): 1092-1103.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.09.009
摘要215)      PDF(pc) (8912KB)(109)    PDF(mobile) (8912KB)(34)    收藏

 【目的】产卵是昆虫发育过程中繁衍后代、维持种群数量的重要环节。在前期研究发现日本刀角瓢虫Serangium japonicum喜欢在茄子Solanum melongena叶片上产卵的前提下,本研究旨在深入探究日本刀角瓢虫对不同叶毛密度茄子品种的产卵选择性,以期进一步明确植物叶毛介导的日本刀角瓢虫产卵选择机制。【方法】观察日本刀角瓢虫雌成虫在4个茄子品种(黑到底、黑妞、日友长直壮、络星)叶碟和植株上的产卵选择性,测定不同茄子品种上日本刀角瓢虫后代的生长发育及成虫的繁殖力、捕食能力和对叶片的附着力,观察4个茄子品种叶片背面超微结构,测定日本刀角瓢虫雌成虫对茄子叶片的气味选择,测量茄子叶片上烟粉虱Bemisia tabaci卵粒的长度和宽度,测定日本刀角瓢虫卵被其雌成虫的同类捕食风险。【结果】日本刀角瓢虫偏好在黑到底上产卵,后代个体在黑到底品种上总发育历期(15.41±0.21 d)最短,亲代单雌产卵量(877.44±15.27粒/头)最高。但是,日本刀角瓢虫的产卵量占比与子代生长表现(发育历期、存活率和成虫体重)和成虫生存表现(繁殖力和捕食能力)均无显著相关性,而与叶片背面叶毛密度和长度存在显著正相关性;日本刀角瓢虫在茄子叶碟上的产卵量占比与日本刀角瓢虫雌成虫附着力存在显著正相关性。日本刀角瓢虫雌成虫附着力与叶毛密度显著正相关,而与亲代生长表现无显著相关关系。茄子叶片气味、猎物质量以及被同类捕食风险均不显著影响日本刀角瓢虫的产卵选择。【结论】茄子叶片背面叶毛密度及叶毛介导的日本刀角瓢虫附着力在日本刀角瓢虫对茄子叶片的产卵选择性中起重要作用。

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27. 传粉和非传粉榕小蜂线粒体基因组进化差异(英文)
王建霞, 周怡, 信召哲, 赵丹, 肖金花, 黄大卫
昆虫学报    2021, 64 (4): 479-489.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.04.007
摘要214)      PDF(pc) (2047KB)(56)    PDF(mobile) (2047KB)(24)    收藏

【目的】目前关于榕小蜂类群的线粒体基因组报道很少,本研究旨在探讨传粉和非传粉榕小蜂两个群体的线粒体基因组的进化差异。【方法】以15种榕小蜂的线粒体基因组(其中11种的线粒体基因组为新测定)数据为基础,采用比较线粒体基因组学方法,分析榕小蜂的线粒体基因组序列和进化特征。【结果】本研究新测定的11个榕小蜂物种的近全长线粒体基因组的长度范围为12 768~17 060 bp,AT含量均大于80%,除了非传粉榕小蜂Philotrypesis tridentata外,其余物种的AT偏斜为负,GC偏斜为正。榕小蜂线粒体基因重排事件很丰富,并且重排情况可能会对该类群的系统发育分析具有重要的价值。进一步的选择压力分析显示,榕小蜂线粒体基因组中的蛋白质编码基因的ω值均远远小于1,表明这些基因经历了纯化选择,传粉榕小蜂线粒体基因组中的大部分基因比非传粉榕小蜂积累了更多的非同义突变。此外与非传粉榕小蜂相比,传粉榕小蜂的线粒体基因组还具有更丰富的基因重排、更高的核苷酸多态性和更高的氨基酸替换率。【结论】传粉榕小蜂比非传粉榕小蜂的线粒体基因组进化更快,这可能与两个群体显著不同的生活方式或进化史有关。

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28. 褐飞虱中肠两种氨肽酶N的鉴定及蛋白特性分析
林莉, 余小强, 关雄, 邵恩斯
昆虫学报    2021, 64 (7): 771-780.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.07.001
摘要212)      PDF(pc) (2331KB)(57)    PDF(mobile) (2331KB)(27)    收藏

【目的】氨肽酶N(aminopeptidase N, APN)是昆虫消化系统中重要的蛋白酶。本研究旨在对在褐飞虱Nilaparvata lugens中肠中两个具有较高转录水平的apn基因(nlapn1和nlapn4)在中肠上皮细胞上的表达及其蛋白功能特性进行鉴定与分析。【方法】利用最大似然法进行褐飞虱NLAPN1和NLAPN4的系统进化分析;利用Western blot分析NLAPN1及NLAPN4在中肠刷状缘膜囊泡(brush border membrane vesicles, BBMVs)中的定位;利用LC-ESI-MS/MS技术对Western blot定位的NLAPN1及NLAPN4进行鉴定。在果蝇Drosophila S2细胞内分别表达两个NLAPN蛋白,并利用Western blot及免疫荧光定位技术对NLAPN1与NLAPN4进行S2细胞内的定位;分别以L-亮氨酸对硝基苯胺(leucine-p-NA)、L-丙氨酸4-硝基苯胺盐酸盐(Ala-p-NA)、L-甲硫氨酸对硝基苯胺盐酸盐(Met-p-NA)和L-赖氨酸对硝基苯胺二氢溴酸盐(Lys-p-NA)为底物测定NLAPN1和NLAPN4的酶活性。【结果】系统进化树分析结果显示,褐飞虱NLAPN1及NLAPN4与其他半翅目昆虫肠道中高表达的APN分在了同一分支中。Western blot及LC-ESI-MS/MS质谱分析结果证明NLAPN1与NLAPN4均存在于褐飞虱中肠刷状缘膜囊泡中,分子量约为160 kD。Western blot及免疫荧光定位结果显示,两个NLAPN蛋白均位于S2细胞膜上,而C端缺失糖基磷脂酰肌醇(glycosylphosphatidylinositol, GPI)锚定位点的NLAPN4lackG蛋白分布在细胞质中。酶活性测定结果显示,以L-丙氨酸4-硝基苯胺盐酸盐及L-赖氨酸对硝基苯胺二氢溴酸盐为底物时NLAPN1和NLAPN4都具有一定的酶活性,而以L-亮氨酸对硝基苯胺为底物时NLAPN1有极高的酶活性(>60 U/mg)。【结论】NLAPN1与NLAPN4是褐飞虱中肠上皮细胞膜上高表达的两个膜结合APN蛋白,且都通过C端的GPI锚定附着在细胞膜上。NLAPN1与NLAPN4与鳞翅目、鞘翅目、双翅目等昆虫中肠膜结合APN有着近似的蛋白结构与酶学特性。膜结合APN在褐飞虱中肠中的生理生化功能及其与外源病原物的互作机制还有待进一步深入研究。

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29. 胞质型肽聚糖识别蛋白RfPGRP-L2在维持红棕象甲肠道菌群稳态中的作用
肖蓉, 王兴红, 李雄伟, 刘惠惠, 鲁盛平, 侯有明, 石章红
昆虫学报    2021, 64 (3): 348-362.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.03.007
摘要211)      PDF(pc) (6142KB)(38)    PDF(mobile) (6142KB)(11)    收藏

【目的】明确入侵害虫红棕象甲Rhynchophorus ferrugineus胞质型肽聚糖识别蛋白RfPGRP-L2在肠道菌群稳态的维持和调控过程中的作用,将为靶向破坏肠道菌群稳态的害虫控制新策略研发提供新的科学依据和作用靶标。【方法】利用生物信息学方法分析RfPGRP-L2的序列特征。利用RT-qPCR分析RfPGRP-L2在健康红棕象甲4龄幼虫不同组织(头、脂肪体、表皮、前肠、中-/后肠、血淋巴)以及大肠杆菌Escherichia coli DH5α和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus经注射(注射1 μL OD600=1.6的菌液)和喂食(取食涂抹1 mL OD600=1.6的菌液的甘蔗薄片)两种不同方式分别感染后红棕象甲4龄幼虫肠道和脂肪体中的表达量;进行RfPGRP-L2原核表达,利用体外孵育方法检测重组蛋白RfPGRP-L2对大肠杆菌DH5α和金黄色葡萄球菌的凝集和抑菌活性;RNAi干扰RfPGRP-L2后,检测红棕象甲4龄幼虫血淋巴和肠道中大肠杆菌菌落数的变化;利用RT-qPCR分析RNAi干扰RfPGRP-L2后红棕象甲4龄幼虫脂肪体和肠道中抗菌肽基因表达量的变化;利用基于细菌16S rRNA的高通量测序分析RNAi干扰RfPGRP-L2对健康红棕象甲4龄幼虫肠道菌群结构组成的影响。【结果】SMART预测发现红棕象甲RfPGRP-L2基因编码的蛋白中无跨膜结构域也无信号肽,这表明RfPGRP-L2是一种胞质型肽聚糖识别蛋白。RT-qPCR检测发现,RfPGRP-L2主要在健康红棕象甲4龄幼虫血淋巴、肠道和脂肪体等免疫组织中表达;被注射感染大肠杆菌和金黄色葡萄球菌6 h和12 h后,红棕象甲4龄幼虫脂肪体中RfPGRP-L2的表达量分别显著上调;被喂食感染大肠杆菌6 h后,红棕象甲4龄幼虫肠道中RfPGRP-L2的表达量显著增加。重组表达蛋白RfPGRP-L2能引起大肠杆菌和金黄色葡萄球菌发生凝集反应,这说明RfPGRP-L2能够识别这两种细菌。当RfPGRP-L2被干扰后,红棕象甲4龄幼虫对肠道和血淋巴中感染EGFP标记的大肠杆菌的清除能力显著弱于对照组;肠道中抗菌肽基因RfCecropin的表达量显著降低;健康红棕象甲4龄幼虫肠道中细菌的菌落数量显著高于对照组,而且肠道菌群结构组成也发生了明显的变化。【结论】红棕象甲体内胞质型肽聚糖识别蛋白RfPGRP-L2能够通过识别细菌并激活肠上皮细胞中相应的免疫信号通路促进抗菌肽基因的表达,从而介导对肠道菌群稳态的调控。

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30. 中国南方双斑长跗萤叶甲地理种群遗传 结构及Wolbachia感染
李菁, 张小飞, 徐玲玲, 申圆圆, 李肖肖, 王振营
昆虫学报    2021, 64 (6): 730-742.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.06.009
摘要210)      PDF(pc) (1879KB)(57)    PDF(mobile) (1879KB)(7)    收藏

【目的】双斑长跗萤叶甲Monolepta hieroglyphica为多食性害虫,可取食为害多种农作物。本研究旨在探究中国南方地区分布的双斑长跗萤叶甲地理种群的遗传多样性、遗传结构及种群间的遗传分化程度与基因流水平,探究共生菌Wolbachia在中国南方双斑长跗萤叶甲地理种群中的多样性和感染情况。【方法】以线粒体COII基因作为分子标记,对中国南方双斑长跗萤叶甲14个地理种群403头个体的COII基因片段进行PCR扩增及测序,分析单倍型多样性(Hd)、种群间遗传分化指数(Fst)和基因流(Nm),并进行分子方差分析 (AMOVA)以及Tajima’s DFu’s Fs中性检验,构建单倍型中介网络关系图及系统发育树。PCR扩增Wolbachiawsp基因,对供试种群进行Wolbachia感染率检测,并利用获得的wsp基因序列进行Wolbachia株系区分和系统发育分析。【结果】在供试的双斑长跗萤叶甲403头个体中共检测到23种COII基因单倍型,在系统进化上分成两大分支。总种群Hd为0.748,各种群的Hd在0.394~0.782间。中性检验结果表明种群在进化上遵循中性模型,在较近的历史时期内没有经历明显的群体扩张事件。总种群的Fst为0.2481,Nm为0.76,AMOVA结果表明种群间的遗传分化主要来自种群内部,占方差比率的73.75%。种群间的遗传距离与地理距离间无显著相关性(R=0.2898,P=0.0640)。14个地理种群的Wolbachia感染率在92.59%~100%之间,平均感染率为97.60%;基于wsp基因序列,在检测的感染个体中共发现6种Wolbachia株系(wMhie1~ wMhie6),均属于A大组,这6种株系与已知的代表性株系区别明显而在系统发生树中单独聚为一个分支。【结论】中国南方双斑长跗萤叶甲种群遗传多样性较高,多数种群间存在明显的遗传分化,种群间基因交流较低,遗传分化与地理隔离之间无显著相关性。Wolbachia在中国南方双斑长跗萤叶甲种群中具有很高的感染率及丰富的感染类群。

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31. 桃蛀螟气味结合蛋白CpunOBP3和CpunOBP4的基因克隆、原核表达及配体结合特性分析
郭洪刚, 魏春花, 张民照, 覃晓春, 杜艳丽
昆虫学报    2021, 64 (3): 327-336.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.03.005
摘要209)      PDF(pc) (1954KB)(68)    PDF(mobile) (1954KB)(11)    收藏

【目的】本研究旨在明确气味结合蛋白(odorant binding proteins, OBPs)在桃蛀螟Conogethespunctiferalis化学感受过程中的生理功能,为以OBPs蛋白为防治靶标的桃蛀螟绿色防控提供理论依据。【方法】基于前期桃蛀螟触角转录组测序数据,利用PCR技术从桃蛀螟触角中获得桃蛀螟气味结合蛋白基因CpunOBP3和CpunOBP4的cDNA序列,采用生物信息学软件分析其核苷酸和氨基酸序列;构建重组表达载体pET-30a/CpunOBP3和pET-30a/CpunOBP4,原核表达并纯化获得重组目的蛋白CpunOBP3和CpunOBP4;最后利用荧光竞争结合实验测定了重组蛋白CpunOBP3和CpunOBP4对24种配体的结合能力。【结果】克隆获得桃蛀螟气味结合蛋白基因CpunOBP3(GenBank登录号: GEDO010000010.1),开放阅读框全长387 bp,编码128个氨基酸,预测分子量大小为14.72 kD;CpunOBP4(GenBank登录号: GEDO010000011.1)开放阅读框全长438 bp,编码145个氨基酸,去除信号肽的CpunOBP4蛋白预测分子量大小为12.82 kD。CpunOBP3和CpunOBP4均具有OBPs的典型特征,即含有6个保守的半胱氨酸残基。CpunOBP3和CpunOBP4重组蛋白均以包涵体形式存在。荧光竞争结合实验发现,CpunOBP3重组蛋白能与测试的7种植物挥发物有效结合,尤其与3-蒈烯的结合能力最强,解离常数Ki值为10.33 μmol/L,但不能与测试的2种桃蛀螟性信息素有效结合;而CpunOBP4重组蛋白既可以与测试的2种性信息素(顺-10-十六碳烯醛和十六醛)结合(解离常数Ki值分别为14.65 μmol/L和7.83 μmol/L),又可以与测试的8种植物挥发物有效结合,尤其与丁酸乙酯的结合能力最强,解离常数Ki值为4.32 μmol/L。【结论】根据这些结果,我们推测CpunOBP3主要在桃蛀螟寄主定位与寄主转移过程中发挥重要作用,而CpunOBP4在桃蛀螟识别性信息素和寄主植物挥发物过程中发挥双重作用。研究结果为利用干扰桃蛀螟嗅觉感受从而调控其发生与危害提供了理论依据。

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32. 西花蓟马GABA受体基因鉴定及FoRDL 在多杀霉素抗性中的作用
王京, 何秉青, 华登科, 张坤, 袁江江, 郑晓斌, 徐宝云, 张友军, 吴青君
昆虫学报    2021, 64 (8): 943-955.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.08.006
摘要207)      PDF(pc) (4607KB)(38)    PDF(mobile) (4607KB)(10)    收藏

【目的】γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid, GABA)是动物神经系统中一种重要的神经递质。本研究旨在鉴定西花蓟马Frankliniella occidentalis γ-氨基丁酸受体(GABA receptors, GABAR)家族基因,明确离子型受体(GABAAR)在西花蓟马对多杀霉素抗性形成中的作用。【方法】根据西花蓟马基因组和转录组数据,鉴定并克隆GABAR基因,进行生物信息学分析;采用qPCR检测GABAAR亚基基因FoRDL, FoLCCH3和FoGRD在西花蓟马多杀霉素敏感品系不同发育阶段(1-2龄若虫、蛹和成虫)的表达模式及在敏感和抗性品系成虫期的相对表达量差异;对西花蓟马敏感品系3日龄成虫的FoRDL进行RNAi 24 h后,在0.250和0.400 mg/L多杀霉素处理下生物测定计算西花蓟马成虫死亡率。【结果】注释并克隆获得8个GABAR基因:FoRDL, FoLCCH3, FoGRD, FoGRDlike1, FoGRD-like2, FoB1, FoB2和FoB-like(GenBank登录号: MH148151-MH148158),其ORF长度介于1 080~3 720 bp;系统进化分析表明,西花蓟马的GABAR基因与其他昆虫物种相应基因聚类,具有很高的保守性。GABAAR亚基FoRDL, FoLCCH3和FoGRD具有典型的N端胞外区环结构(loop A-F)和4个跨膜区(TM 1-4);FoRDL外显子3存在互斥剪切。FoRDL, FoLCCH3和FoGRD的表达量随多杀霉素敏感品系西花蓟马发育阶段逐渐升高,成虫期达最高;FoRDL在西花蓟马抗性品系成虫期的表达量显著低于敏感品系成虫期的。对西花蓟马敏感品系的FoRDL进行RNAi后,在0.250和0.400 mg/L多杀霉素处理剂量下,西花蓟马成虫死亡率均显著下降,分别比对照下降了55.80%和43.00%。【结论】在西花蓟马体内鉴定到5个离子型和3个代谢型GABAR基因,其中FoRDL可能在西花蓟马对多杀霉素产生抗性中发挥一定作用。

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33. 大分舌蜂不同龄期幼虫及滞育预蛹肠道细菌 群落多样性及其差异
寇若玫, 李月, 窦飞越, 周泽扬, 黄敦元
昆虫学报    2021, 64 (6): 682-693.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.06.004
摘要204)      PDF(pc) (2692KB)(49)    PDF(mobile) (2692KB)(22)    收藏

【目的】基于昆虫肠道微生物在宿主健康与调控宿主生长发育中发挥着重要作用,本研究旨在对大分舌蜂Colleles gigas不同龄期幼虫及滞育预蛹肠道细菌群落多样性及其差异进行初步探究。【方法】利用野外采集的大分舌蜂1-5龄幼虫及滞育预蛹,提取肠道内容物细菌DNA进行16S rRNA的V3-V4基因片段PCR扩增,利用IlluminaMiseq二代高通量测序技术进行测序。依据获得的序列数据,利用生物信息学方法分析大分舌蜂幼虫和滞育预蛹肠道细菌的组成、丰度和多样性。【结果】大分舌蜂幼虫肠道细菌菌群共检测到15门,23纲,43目,80科,128属的细菌,其中最主要的门是变形菌门(Proteobacteria)(占93.74%),最主要的目是立克次氏体目(Rickettsiales)(占68.68%),最主要的科是无形体科(Anaplasmataceae)(占68.64%),最主要的属是沃尔巴克氏体属Wolbachia(占68.64%)。Beta多样性分析结果显示,细菌群落变化与幼虫发育有关,显示出低龄组(1-3龄幼虫)、高龄组(4-5龄幼虫)和滞育预蛹组3个水平。Alpha多样性分析显示,滞育预蛹组细菌多样性与高龄组和低龄组的存在显著差异,而高龄组与低龄组间差异不显著。线性判别分析结果显示,滞育预蛹组与低龄组都存在显著优势菌纲,分别是α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和γ变形菌纲(Gammaproteobacteria),而高龄组不存在显著优势纲。在目水平,肠杆菌目(Enterobacteriales)和假单胞菌目(Pseudomonadales)为低龄组优势目,立克次氏体目(Rickettsiales)为滞育预蛹组的优势目。在科水平,肠杆菌科(Enterobacteriaceae)和莫拉氏菌科(Moraxellaceae)为低龄组的优势科,无形体科(Anaplasmataceae)为滞育预蛹组的优势科。在属水平,低龄组优势属为肠杆菌属 Enterobacter和不动杆菌属Acinetobacter,滞育预蛹组优势属为沃尔巴克氏体属 Wolbachia。功能基因注释结果也显示出这3个组的特点。【结论】大分舌蜂不同龄期幼虫及滞育预蛹肠道细菌群落存在显著差异,从低龄组向高龄组再到滞育预蛹组,细菌多样性逐步降低,这可能与其进食特点以及肠道微生物驱动对肠道环境适应有关。本研究为土壤筑巢独栖野生蜜蜂肠道微生物研究奠定基础,也为此类野生蜜蜂的保护提供新的角度与方向。

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34. 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204)      PDF(pc) (1508KB)(68)    PDF(mobile) (1508KB)(36)    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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35. 昆虫Notch信号通路研究进展
杨曦, 陈鹏, 蒋霞, 潘敏慧, 鲁成
昆虫学报    2021, 64 ( 2): 250-258.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.02.012
摘要203)      PDF(pc) (2353KB)(78)    PDF(mobile) (2353KB)(14)    收藏
Notch信号通路由Notch受体、Notch配体(DSL蛋白)、CSL[C promoter binding factor-1 (CBF1), Suppressor of hairless (Su(H)), Lag-1]转录因子、其他效应子和Notch调节分子构成,在动物组织的发育和器官的细胞命运决定中起着基础性的作用。从1917年在果蝇Drosophilia中被发现以来,基于昆虫Notch信号通路的研究一直十分活跃,证实了其在昆虫中主要行使胚胎及器官的发育调控、细胞增殖及细胞周期调控等作用。Notch基因位点的突变能够导致果蝇在胚胎期死亡,且翅发生缺失;Notch胞内域(intracellular domain of Notch, NICD)的表达会影响果蝇、蟑螂等昆虫卵巢卵泡细胞的发育;Delta可以介导昆虫体节形成以及神经系统正常发育;Su(H)以转录因子的形式发挥功能,主要影响昆虫细胞的细胞周期进程;Fringe在果蝇、家蚕Bombyx mori等昆虫的翅发育过程中起关键作用。此外Notch信号通路与Hippo信号通路、Wnt信号通路和EGFR信号通路等存在相互作用,表明其不作为一个单线形式而是复杂的网络结构参与昆虫的生命进程。近年来对Notch信号通路的研究已经从昆虫扩展到人类重大疾病、肿瘤医学和分子治疗中。鉴于Notch信号通路的高度保守性,昆虫Notch信号通路的研究成果不仅对昆虫发育机制的解析起着关键作用,还可为其他动物的研究乃至人类疾病的研究提供重要的参考和新思路。
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36. 美国白蛾热激蛋白70基因的鉴定及功能分析
乔恒, 李慧, 耿薏舒, 赵旭东, 于晓航, 郝德君
昆虫学报    2021, 64 (7): 790-799.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.07.003
摘要203)      PDF(pc) (4251KB)(65)    PDF(mobile) (4251KB)(17)    收藏

 【目的】探究热激蛋白70(heat shock protein 70, HSP70)基因在美国白蛾Hyphantria cunea抵御高温胁迫过程中的作用,为揭示美国白蛾的扩散机制以及预测潜在分布区提供理论支撑。【方法】利用PCR技术克隆美国白蛾HSP70基因,并进行生物信息学分析;利用qPCR技术检测新蜕皮的美国白蛾4龄第2天幼虫在25, 30, 35和40℃处理下HSP70基因的表达特性;构建美国白蛾HSP70的原核表达载体,并在大肠杆菌Escherichia coli BL21感受态细胞中诱导表达该蛋白,利用Ni2+-His柱纯化蛋白,并通过Western blot验证该蛋白;利用体外实验测定原核表达获得的重组蛋白在高温胁迫下的ATP酶活性。【结果】克隆获得美国白蛾2条HSP70基因HcHSP70(GenBank登录号: MT995848)和HcHSC70(GenBank登录号: MT261583),其ORF长度分别为1 917和2 061 bp,分别编码637和687个氨基酸,分子质量分别约为69.66和74.96 kD,等电点分别为5.90和5.96;氨基酸序列结构均含有3个高度保守的区域GIDLGTTYS, IFDLGGGTFDVSIL和VGGSTRIPKVQ,符合热激蛋白70家族的特征;蛋白三维结构均由N端ATPase功能域和C端底物结合功能域所组成。系统进化树显示HcHSP70与鳞翅目HSP70家族其他成员聚为一支,而HcHSC70与鳞翅目HSC70家族的其他成员聚为另一支。qPCR结果表明,新蜕皮的美国白蛾4龄第2天幼虫在热胁迫下HcHSP70的相对表达量显著上调,且在35℃处理2 h下达到峰值,而热胁迫下HcHSC70的表达响应较微弱。成功构建了HcHSP70的原核表达载体并在体外诱导表达。纯化后的重组蛋白HcHSP70具备ATPase活性,且在高温胁迫下酶活性稳定。【结论】本研究克隆获得美国白蛾2条HSP70基因HcHSP70和HcHSC70,明确了两条基因在高温处理下的表达特性;成功对美国白蛾HcHSP70进行原核表达及纯化,并证明重组蛋白HcHSP70在高温下具有稳定的ATPase活性,推测其在美国白蛾应对高温胁迫中发挥着重要作用。

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37. 利用功能反应模型评价球孢白僵菌对东亚小花蝽捕食二斑叶螨的影响
陈亚丰, 王甦, 邸宁, 金道超
昆虫学报    2021, 64 (8): 967-975.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.08.008
摘要203)      PDF(pc) (1459KB)(65)    PDF(mobile) (1459KB)(15)    收藏

【目的】天敌昆虫和生防菌剂的应用都是害虫生物防治的有效手段,在生产中通过两者联合进行害虫的生物防治具有极强的应用前景和潜在的防控增效作用,然而生防菌对天敌的安全性评价是必不可少的。本研究旨在评估球孢白僵菌Beauveria bassiana与东亚小花蝽Orius sauteri联合应用进行害虫生物防治的可行性。【方法】测定了东亚小花蝽5龄若虫经2种不同浓度的球孢白僵菌孢悬液(常规浓度: 1×107孢子/mL; 低浓度: 5×103孢子/mL)和孢子粉(1×107孢子/头)处理后成虫羽化率以及经上述处理后的东亚小花蝽5龄若虫对不同密度下的二斑叶螨Tetranychus urticae雌成螨的捕食能力。【结果】东亚小花蝽5龄若虫经白僵菌孢子粉(1×107孢子/头)处理后,成虫羽化率显著降低,其余处理的成虫羽化率与对照无显著差异。3个处理组中东亚小花蝽5龄若虫对二斑叶螨雌成螨的捕食功能反应均符合HollingII型,搜寻效应随猎物密度增加逐渐降低。经低浓度球孢白僵菌孢悬液(5×103孢子/mL)处理的东亚小花蝽5龄若虫的理论日最大捕食量(Na-max)最高,猎物处理时间最短(Th),搜寻效应回归线随猎物密度增加下降趋势最小;而球孢白僵菌孢子粉处理的东亚小花蝽5龄若虫理论日最大捕食量最低,猎物处理时间最长。【结论】低浓度的白僵菌孢悬液对东亚小花蝽5龄若虫对二斑叶螨雌成螨的捕食能力无影响,而孢子粉对该天敌5龄若虫捕食二斑叶螨雌成螨造成不利影响。本研究初步证明低浓度白僵菌孢悬液与东亚小花蝽联合应用防控二斑叶螨具有可行性。

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38. 农业昆虫气味受体功能研究进展
游银伟, 张龙
昆虫学报    2021, 64 (5): 627-644.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.05.010
摘要201)      PDF(pc) (1967KB)(100)    PDF(mobile) (1967KB)(13)    收藏

 昆虫主要依靠嗅觉系统寻找食物、发现配偶、控制交配、选择产卵地、逃避天敌等,因此嗅觉系统对昆虫的繁殖和生存至关重要。气味受体(odorant receptor, OR)是嗅觉系统中的关键成分之一,可被信息化合物激活引发特定行为产生。随着测序技术的发展,大量的农业昆虫的基因组和转录组被测序,从测序数据中分析获得了它们的OR家族。现在OR功能研究经常用到外源表达系统和CRISPR/Cas9系统。外源表达系统结合记录系统可用于目标OR表达和配体筛选,CRISPR/Cas9系统可从昆虫染色体上敲除目标OR基因,进而利用电生理技术和行为学实验研究其功能。本文系统总结了鳞翅目、直翅目、半翅目、双翅目、膜翅目和鞘翅目6个目30个种的农业昆虫OR的气味分子反应谱及功能,尤其是鳞翅目农业昆虫。农业昆虫的性信息素往往是由雌虫产生的两种或两种以上成分按一定比例组成的混合物,包括在种间生殖隔离中起作用的行为拮抗剂。每个种因此具有多个性信息素的受体,共同感受这些信息素信息,调控种内和种间性行为。有些OR可调谐至主要针对植物挥发物,包括花香气味,在寄主植物选择和雌虫选择产卵地等行为中起作用。聚集信息素受体可特异地被聚集信息素激活,引起聚集行为;报警信息素受体可特异地被报警信息素激活,引起排斥行为。研究农业昆虫OR的气味分子反应谱和功能可为开发在害虫防控中应用的性诱剂、食诱剂、拒食剂、聚集信息素等奠定理论基础。最后我们对未来的主要研究方向提出了以下建议:(1)开发新的外源OR表达系统;(2)研究在雌虫中特异调谐至针对雄虫产生的性信息素的性信息素受体的功能;(3)探讨OR与气味分子之间特异性相互作用的分子机制。

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39. 中华蜜蜂气味结合蛋白AcerOBP14的表达及配体结合特性分析
彭竹, 黄丽, 赵淑果, 吕建华, 赵慧婷
昆虫学报    2021, 64 ( 2): 178-186.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.02.005
摘要200)      PDF(pc) (2224KB)(63)    PDF(mobile) (2224KB)(24)    收藏

【目的】气味结合蛋白(odorant binding proteins, OBPs)在昆虫寄主定位、产卵地选择等行为中发挥着重要作用,明确中华蜜蜂Apis cerana cerana AcerOBP14与配体的结合特性有助于阐明中华蜜蜂嗅觉识别的分子机制。【方法】通过qRT-PCR测定OBP14在20日龄中华蜜蜂成年工蜂、20日龄中华蜜蜂成年雄蜂、中华蜜蜂采粉蜂和意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica采粉蜂触角中的表达量。构建原核表达载体pET28a/AcerOBP14,表达并分离纯化重组蛋白AcerOBP14。利用荧光竞争结合实验检测AcerOBP14与37 种气味配体化合物的结合特性。【结果】qRT-PCR分析发现, OBP14在中华蜜蜂采粉蜂触角中的表达量极显著高于20日龄中华蜜蜂成年工蜂和雄蜂以及意大利蜜蜂采粉蜂中的。荧光竞争结合实验表明,AcerOBP14与蜂王信息素、告警信息素、那氏信息素及多种植物挥发物都具有结合能力,其中与β罗勒烯的结合能力最强,解离常数 Ki=0.297 μmol/L。【结论】AcerOBP14的配体结合谱较宽,暗示其可能参与了中华蜜蜂的多种生理行为反应,且在中华蜜蜂的采粉行为中发挥着重要作用。

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40. 黑缘烟蟋螽丝腺结构
窦玉洁, 赵会敏, 石福明, 常岩林
昆虫学报    2021, 64 (7): 851-861.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.07.009
摘要200)      PDF(pc) (1960KB)(45)    PDF(mobile) (1960KB)(3)    收藏

【目的】蟋螽是直翅目中唯一具有吐丝筑巢行为的类群。本研究旨在探讨蟋螽丝腺的结构特点。【方法】应用解剖学观察、免疫荧光、苏木精-伊红染色、PAS苏木精染色、扫描电镜和透射电镜等方法从细胞水平对黑缘烟蟋螽Capnogryllacris nigromarginata丝腺的显微与超微结构进行了观察。【结果】黑缘烟蟋螽丝腺由导管和腺泡构成。腺泡由鞘细胞延伸形成的结缔组织鞘包围。腺泡的主体有4种细胞,分别为Ⅰ型分泌细胞、Ⅱ型分泌细胞、围细胞和腔细胞。Ⅰ型和Ⅱ型分泌细胞为大的腺细胞,形状不规则。分泌细胞细胞核很大,胞质内有大量的内质网和分泌颗粒。Ⅰ型分泌细胞靠近腺泡中心,PAS-苏木精染色表明Ⅰ型分泌细胞内含糖蛋白,Ⅱ型分泌细胞在腺泡外周,位于Ⅰ型分泌细胞与围细胞或结缔组织鞘之间。腔细胞分散在分泌细胞之间,包围形成胞外运输分泌物的通道。围细胞与鞘细胞接触,具有由细胞膜内陷形成的微绒毛腔,胞质内有大量的线粒体。围细胞微绒毛腔与腔细胞包围的细胞外运输通道相连,分泌细胞分泌的颗粒聚集在分泌细胞和胞外运输通道之间的连接处,并将分泌物排出至胞外运输通道。多个腺泡的胞外运输通道汇集到由单层细胞组成的丝腺导管。单层导管细胞靠近管腔外围具有规则排列的质膜内陷和大量伸长的线粒体;靠近管腔的一侧具连续的细胞膜突起,在导管壁的表皮下紧密排列。【结论】黑缘烟蟋螽丝腺分泌细胞分为Ⅰ型分泌细胞和Ⅱ型分泌细胞。分泌物质产生及分泌过程依次经过分泌细胞、腔细胞包围的胞外通道、分支导管、总导管和唾窦。其中在腺泡细胞之间,分泌物向外运输过程中,围细胞微绒毛腔的微丝束可能对分泌物的外排提供推动力。

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41. 褐带蚜小蜂成虫生物学特性
李可琢, 冯淑军, 赵艳丽, 段立清
昆虫学报    2021, 64 ( 2): 240-249.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.02.011
摘要198)      PDF(pc) (10023KB)(65)    PDF(mobile) (10023KB)(17)    收藏
 【目的】褐带蚜小蜂Aphelinus maculatus是近几年发现的棉蚜Aphis gossypii重要寄生蜂之一。目前关于该寄生蜂生物学特性包括行为习性方面的研究非常少。为有效挖掘利用褐带蚜小蜂,对其成虫生物学特性进行了研究。【方法】在室内采取体视显微镜下观察和记录褐带蚜小蜂的羽化节律、交配行为、交配各阶段持续时间、交配次数、交配竞争、不同生殖方式下所产子代性比以及成虫寿命,并观察其对棉蚜若蚜的寄生过程、在棉蚜若蚜上寄生和取食时产卵器的刺入时间以及对不同日龄棉蚜若蚜的寄生和取食选择。【结果】褐带蚜小蜂羽化时间集中在上午6∶00-10∶00。羽化当天即可交配,交配过程可分为求偶、交配前期、交配及交配后期4个阶段,交配时间短,平均为5.5±0.2 s。1头雄蜂可与2~4头雌蜂交配,但雌蜂在所观察时间内只交配1次。雌蜂和雄蜂都存在交配竞争现象。褐带蚜小蜂可进行孤雌生殖和两性生殖,孤雌生殖的子代均为雄性,两性生殖的子代雌、雄兼有。产卵寄生过程可划分为寻找寄主、试探寄主、刺探寄主、产卵寄生或取食寄主及清扫梳理这些步骤。产卵寄生或取食寄主的决策与产卵器刺入时间长短有关,刺入时间大于4.8 min时,多会决策取食寄主。褐带蚜小蜂成蜂喜欢取食棉蚜低龄若蚜,很少取食4或5日龄若蚜;但可寄生棉蚜各日龄若蚜。一头雌蜂在24 h内平均可寄生14.8头棉蚜若蚜,取食3.7头棉蚜若蚜。褐带蚜小蜂成虫寿命与羽化后补充营养有关,取食10%蔗糖和10%蜂蜜水的成虫寿命均显著延长,其寿命分别为24±2.5和28±1.6 d。【结论】褐带蚜小蜂可进行孤雌生殖和两性生殖,雌蜂个体间及雄蜂个体间均存在交配竞争。该蜂是卵育型蚜虫内寄生蜂,可取食蚜虫,提供糖蜜可延长其成蜂寿命。
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42. 有瓣蝇类分类、系统发育及演化
闫利平, 裴文娅, 张东
昆虫学报    2021, 64 (6): 757-768.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.06.011
摘要198)      PDF(pc) (1542KB)(61)    PDF(mobile) (1542KB)(12)    收藏

 有瓣蝇类(Calyptratae)隶属于昆虫纲(Insecta)四大超适应辐射类群之一的双翅目(Diptera),占双翅目已知物种多样性的近20%。有瓣蝇类分布广泛,生物学习性极为多样,在维系生态系统稳定中发挥着重要作用,是媒介、法医、传粉和天敌昆虫学研究领域的热点类群,也是探究双翅目系统演化及其成功适应辐射的关键类群。为了还原有瓣蝇类的演化历史,许多著名昆虫学者先后对该类昆虫开展过不同层面的研究。有瓣蝇类的单系性得到了普遍支持,并被分为3个总科——虱蝇总科(Hippoboscoidea)、蝇总科(Muscoidea)和狂蝇总科(Oestroidea),其中单系的狂蝇总科与多系的蝇总科聚为一支,再与虱蝇总科成为姐妹群。在科级阶元水平,蝠蝇科(Streblidae)(虱蝇总科)、花蝇科(Anthomyiidae)(蝇总科)、丽蝇科(Calliphoridae)(狂蝇总科)、邻寄蝇科(Rhinophoridae)(狂蝇总科)等类群的单系性仍有待验证,且新的科仍在不断被建立[如粉蝇科(Polleniidae)、乌鲁鲁蝇科(Ulurumyiidae)],因此,有瓣蝇类科级系统发育关系仍不十分明晰。已有研究对虱蝇总科虱蝇科(Hippoboscidae)、蝠蝇科、蛛蝇科(Nycteribiidae),蝇总科蝇科(Muscidae)、粪蝇科(Scathophagidae),狂蝇总科麻蝇科(Sarcophagidae)、狂蝇科(Oestridae)胃蝇亚科(Gasterophilinae)的演化历史进行研究,明确了起源与扩散、寄主转移、取食策略等关键生物学习性的演化历史。但由于部分关键类群生活史信息的缺失,以及尚未有效解决的系统发育关系,有瓣蝇类演化历史仍有许多待解之谜。本文综述了有瓣蝇类分类、系统发育及演化研究进展,是在系统学研究进入系统发育基因组学时代后对该类群相关研究进展的首次全面总结。

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43. 亚致死剂量吡虫啉胁迫对意大利蜜蜂工蜂嗅觉学习行为的影响及其脑部转录组分析
候梦赏, 邱园妹, 赵必安, 蔚添添, 梁立强, 苏松坤, 李志国
昆虫学报    2021, 64 (7): 817-827.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.07.006
摘要198)      PDF(pc) (3819KB)(55)    PDF(mobile) (3819KB)(16)    收藏

 【目的】分析吡虫啉处理对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica嗅觉学习行为及脑部基因转录的影响,为新烟碱类杀虫剂对蜜蜂的负面影响提供依据。【方法】实验室条件下一次性饲喂意大利蜜蜂成年工蜂含有4 ng吡虫啉的50%蔗糖溶液,以饲喂不含吡虫啉的50%蔗糖溶液为对照,通过伸吻反应(proboscis extension response, PER)行为实验测定其对意大利蜜蜂成年工蜂嗅觉学习行为的影响;收集上述测试的意大利蜜蜂工蜂脑部提取RNA,进行RNA-Seq测序和生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR挑选6个差异表达基因(DEGs)检测其在脑部的表达量以验证RNA-Seq测序结果。【结果】一次性饲喂意大利蜜蜂成年工蜂含4 ng吡虫啉的50%蔗糖溶液后,意大利蜜蜂的嗅觉学习能力与对照组(饲喂50%蔗糖溶液)相比显著降低。RNA-Seq测序结果显示饲喂意大利蜜蜂含4 ng吡虫啉蔗糖溶液后,处理组与对照组之间共有123个DEGs[校正后的P值(padj)<0.05)],包括82个下调DEGs和41个上调DEGs。GO聚类分析发现下调DEGs主要富集在S-腺苷甲硫氨酸依赖性甲基转移酶活性、酸性磷酸酶活性、氧化还原酶活性、蛋白质异二聚化活性等,上调DEGs主要富集在跨膜受体活性、分子传感器活性、神经学系统过程等功能条目。KEGG富集分析显示下调DEGs主要富集在核糖体和溶酶体等细胞器、碳代谢和色氨酸代谢等代谢通路及Toll和Imd信号通路,上调DEGs未富集在KEGG代谢通路。荧光定量PCR结果显示测试的6个DEGs相对表达量变化趋势与RNA-Seq测序结果FPKM(fragments per kilobase million)值变化趋势一致,证明RNA-Seq测序结果可靠。【结论】亚致死剂量吡虫啉胁迫意大利蜜蜂成年工蜂显著降低意大利蜜蜂的嗅觉学习能力,影响意大利蜜蜂脑部免疫解毒等相关基因的表达和酶活性及氧化还原等生物代谢过程;亚致死剂量吡虫啉短时胁迫会刺激意大利蜜蜂的嗅觉感觉过程及神经信号传导过程。

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44. 管氏肿腿蜂毒液丝氨酸蛋白酶同源物SgSPH对寄主血淋巴酚氧化酶活性的影响
李丽芳, 吴朝妍, 韩开健, 吴国星, 朱家颖
昆虫学报    2021, 64 ( 2): 170-177.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.02.004
摘要196)      PDF(pc) (1595KB)(35)    PDF(mobile) (1595KB)(9)    收藏

 【目的】本研究旨在通过克隆表达管氏肿腿蜂Scleroderma guani毒液丝氨酸蛋白酶同源物(serine protease homologue, SPH)基因SgSPH,探索其编码的毒液蛋白对寄主血淋巴酚氧化酶活性的影响。【方法】利用RTPCR技术克隆管氏肿腿蜂毒液SgSPH基因的开放阅读框(ORF),采用生物信息学软件分析其基因序列结构特征;采用qPCR技术检测该基因在不同发育阶段(卵、低龄幼虫、高龄幼虫、老熟幼虫、吐丝幼虫、黄茧蛹、黑茧蛹和羽化后1-5 d成虫)和雌成虫不同组织(头部、胸部、去除毒液器官的腹部和毒液器官)中的相对表达量;利用载体pSUMOMut对该基因进行原核表达,用镍亲和层析柱纯化表达的重组蛋白,采用SDS-PAGE和Western blot对获得的重组蛋白进行鉴定;用酶活性测定方法,分析SgSPH重组蛋白对寄主黄粉虫Tenebrio molitor蛹血淋巴酚氧化酶活性的抑制作用。【结果】克隆获得管氏肿腿蜂毒液SgSPH基因(GenBank登录号: MT920663)的ORF,长798 bp,编码265个氨基酸,其中第1-20位氨基酸为信号肽,理论分子量为30.53 kD,等电点为9.59。多序列比对分析表明,SgSPH与其他寄生蜂毒液丝氨酸蛋白酶和SPH具有较低的氨基酸序列一致性(9%~17%),且缺乏保守的催化三联体。qPCR分析表明,SgSPH基因在管氏肿腿蜂成虫阶段和毒液器官中高表达。SDS-PAGE电泳和Western-blot检测发现,成功表达SgSPH重组蛋白,并纯化得到了高纯度SgSPH重组蛋白。酶活性检测结果显示,SgSPH能抑制寄主黄粉虫蛹血淋巴的酚氧化酶活性。【结论】结果提示管氏肿腿蜂毒液SgSPH具有干扰寄主酚氧化酶级联反应的功能。

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45. 外源保幼激素对中华通草蛉滞育解除及滞育后发育的影响
黄海艺, 赵月明, 武晓亮, 陈珍珍, 许永玉
昆虫学报    2021, 64 (3): 392-399.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.03.011
摘要196)      PDF(pc) (1354KB)(41)    PDF(mobile) (1354KB)(13)    收藏

【目的】本研究旨在明确外源保幼激素(juvenile hormone, JH)在中华通草蛉Chrysoperla sinica滞育快速解除过程中的使用剂量及最佳使用时期。【方法】测定点滴不同剂量(0, 5, 15, 25和35 μg/成虫)外源JH后中华通草蛉滞育成虫的产卵前期、产卵历期、雌虫寿命及单雌产卵量,以及15 μg/成虫外源JH处理对不同日龄(0, 5, 10, 20, 30和40日龄)滞育成虫处理后这4个指标的变化。【结果】在不同点滴剂量处理中,15和25 μg/成虫外源JH处理的中华通草蛉滞育成虫的产卵前期分别为6.82和6.29 d,显著短于点滴丙酮的对照组(10.55 d),且15 μg/成虫外源JH处理组产卵历期、雌虫寿命及单雌产卵量均最大,均显著大于对照组。不同日龄的中华通草蛉滞育成虫点滴15 μg/成虫外源JH,0, 5, 10和20日龄处理的成虫产卵前期均显著短于未经外源JH处理的对照组。10, 20和30日龄处理的成虫产卵历期和雌虫寿命均与未经外源JH处理的对照组无显著差异,但10, 20和30日龄处理的成虫生殖力显著降低,而20日龄处理时对照组和外源JH处理组均有较高的生殖力。【结论】综合考虑产卵前期、产卵历期、产卵量和雌虫寿命4个指标,15 μg/成虫的外源JH剂量是中华通草蛉快速解除滞育的最佳剂量;最佳使用时期为滞育20 d的成虫,此时对中华通草蛉成虫滞育解除后的生殖能力影响最小。本研究解决了中华通草蛉滞育解除耗费时间长的瓶颈问题,为成虫滞育天敌的高效存储利用与滞育的快速解除提供了新思路。

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46. 球囊菌侵染对意大利蜜蜂幼虫肠道免疫与解毒相关 基因表达及蛋白质、脂质和糖类含量的影响
候梦赏, 赵必安, 邱园妹, 万昆林, 梁立强, 李志国, 苏松坤
昆虫学报    2021, 64 (5): 574-584.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.05.004
摘要195)      PDF(pc) (1423KB)(72)    PDF(mobile) (1423KB)(14)    收藏

【目的】球囊菌Ascosphaera apis是一种真菌性病原体,可以侵染意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica幼虫,导致蜂群患白垩病。本研究通过球囊菌侵染意大利蜜蜂幼虫,探究对意大利蜜蜂幼虫肠道免疫解毒相关基因表达及蛋白质、脂质和糖类含量的影响,分析球囊菌侵染胁迫下意大利蜜蜂免疫应答反应与营养物质的关系。【方法】实验室饲养意大利蜜蜂幼虫,处理组每头3日龄幼虫接种2×106孢子/mL球囊菌,对照组饲喂正常食物;收集6日龄幼虫肠道样品。通过qRT-PCR测定收集的肠道样品中免疫、解毒、发育相关基因和病原基因的表达,并利用生化方法测定肠道样品中蛋白质、脂质、葡萄糖和糖原含量。【结果】球囊菌侵染意大利蜜蜂后,幼虫肠道免疫相关基因LOC406144, Apid1, Def1, Def2, LOC406142, PGRP-SA, Pgrp-s2, PGRP-S3, PGRP-lc, GNBP-1, GNBP3, PPOact, LOC552247, domeless, KAT2Absk显著上调表达,cactus显著下调表达;解毒相关基因Cat, GSTS3, Cyp4g11, LOC725294,  Ampka-r1, LOC411223, LOC409791, AmNOSSod2显著上调表达,CYP6AS14, CPR14, CYP306A1和LOC100576555显著下调表达;发育相关基因usp显著上调表达,VGMC, HEX70bVg显著下调表达;病原基因BQCV capsid proteinAscosphaera apis 28S rRNA表达量显著上升;蛋白质与脂质含量显著下降,葡萄糖与糖原含量显著上升。【结论】球囊菌侵染意大利蜜蜂幼虫后影响其幼虫肠道中免疫、解毒、发育相关基因和病原基因的表达,影响意大利蜜蜂的免疫应答及能量应激反应,加速蛋白质、脂质的流失及葡萄糖和糖原能量储备,影响机体正常的生理活动。

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47. 荔枝蝽生物学及防治技术的研究进展(英文)
姚琼, 全林发, 徐淑, 董易之, 李文景, 陈炳旭
昆虫学报    2021, 64 (5): 645-654.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.05.011
摘要193)      PDF(pc) (9232KB)(64)    PDF(mobile) (9106KB)(10)    收藏

荔枝蝽Tessaratoma papillosa是荔枝和龙眼生产中的重要害虫,在中国南方及东南亚地区危害严重。该虫以若虫及成虫吸食寄主植物的嫩芽、嫩梢、花穗和幼果,成虫和3龄以上若虫是传播龙眼鬼帚病病原体的传病介体昆虫。本文综述了近60年来国内荔枝蝽的研究情况,旨在为广大科研工作者提供更详尽的荔枝蝽研究现状,以期为该虫的深入研究及绿色防控技术的研发提供参考。荔枝蝽为不完全变态昆虫,一年发生1代,若虫期80 d左右,成虫寿命为203~371 d,单雌产卵总量190粒左右,在习性上表现出明显的聚集性、趋光性、趋色性和趋嫩梢性。近年来,通过荔枝蝽触角感受器分类及分布观察,触角转录组数据测定和分析,臭腺解剖观察以及臭腺分泌物组分分析,对该虫触角和臭腺两大器官组织已有较深入研究及了解。目前,荔枝蝽的发生期主要通过卵巢发育分级法进行预测预报,对该虫的防治仍然是以化学防治为主,农业防治、物理防治和生物防治为辅的策略。其中,荔枝蝽生物防控技术研究报道最多,主要集中在天敌的保护利用和生物源农药的应用。由于荔枝蝽虫源的季节性制约和发生为害地域限制,对该虫的研究进展缓慢,深层次的研究较少,且所涉及到的研究领域也比较窄。从组学、分子生物学、细胞生物学等多角度探明荔枝蝽对寄主植物的选择机制,与寄主植物、天敌及共生菌间的互作关系,以及抗药性机理等,将为荔枝蝽绿色防治技术带来新思路。

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48. 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192)      PDF(pc) (5419KB)(96)    PDF(mobile) (5419KB)(32)    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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49. 长足大竹象消化道不同分段菌群异质性及竹木质纤维素降解能力
唐昊, 王明珺, 杨晓雯, 伍敏, 罗文, 罗朝兵
昆虫学报    2021, 64 (4): 449-459.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.04.004
摘要190)      PDF(pc) (9843KB)(43)    PDF(mobile) (9843KB)(12)    收藏

【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。

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50. 植物乳杆菌、苹果醋酸杆菌和酿酒酵母三种微生物对黑腹果蝇行为和发育的影响
王露, 魏博帆, 李苗苗, 李晓哲, 王博, 阚云超, 乔惠丽
昆虫学报    2021, 64 (4): 460-470.   DOI: 10.16380/j.kcxb.2021.04.005
摘要189)      PDF(pc) (2834KB)(61)    PDF(mobile) (2834KB)(12)    收藏

【目的】肠道微生物在宿主的多种生命活动中发挥重要作用。本研究旨在通过研究植物乳杆菌Lactobacillus plantarum, 苹果醋酸杆菌Acetobacter malorum和酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae 3种微生物对黑腹果蝇Drosophila melanogaster觅食、产卵和发育的影响,进一步阐明肠道微生物与宿主的互作调控机制。【方法】采用引诱实验检测体外培养的植物乳杆菌、苹果醋酸杆菌和酿酒酵母对交配前后黑腹果蝇成虫的引诱力以及这3种微生物的单一微生物和其中2种或3种微生物的混合物对非处女蝇的引诱力。采用产卵选择实验检测黑腹果蝇非处女蝇对单一微生物和其中2种或3种微生物的混合物的产卵偏好。将黑腹果蝇卵在接种分别含有植物乳杆菌、苹果醋酸杆菌和酿酒酵母的培养基和正常培养基(对照)上培养,测量幼虫体重;同时将卵在分别含有活菌或灭活的这3种单一微生物的培养基上和正常培养基上培养,统计化蛹数,以检测不同微生物对黑腹果蝇幼虫发育的影响。将黑腹果蝇幼虫在分别含有植物乳杆菌、苹果醋酸杆菌和酿酒酵母的培养基及正常培养基中培养72 h,qRT-PCR检测胰岛素信号通路的关键基因InR在黑腹果蝇幼虫中的相对表达量变化。【结果】苹果醋酸杆菌主要影响黑腹果蝇的产卵,酿酒酵母和植物乳杆菌则可同时影响黑腹果蝇觅食和产卵,且与单一微生物相比,非处女黑腹果蝇更趋向于含有2种或3种微生物的混合物。产卵选择实验表明,3种单一供试微生物及其中2种或3种微生物的混合物对黑腹果蝇的产卵选择具有显著的吸引力,其中混合物的影响最大,然后依次是苹果醋酸杆菌、酿酒酵母、植物乳杆菌。3种微生物均可促进黑腹果蝇幼虫的发育,活菌在接种早期加快幼虫到蛹的发育,灭活菌的促进作用则相对滞后。与对照比较,InR在接种苹果醋酸杆菌的培养基上培养的黑腹果蝇幼虫中的表达量显著降低,而在分别接种植物乳杆菌和酿酒酵母的培养基上培养的幼虫中则被显著促进表达。【结论】苹果醋酸杆菌可引诱黑腹果蝇的产卵,酿酒酵母和植物乳杆菌对黑腹果蝇的觅食和产卵都有具有引诱力;同时微生物的多样性可增加黑腹果蝇的觅食和产卵偏好。植物乳杆菌、苹果醋酸杆菌和酿酒酵母可能通过不同的调控机制影响黑腹果蝇幼虫的生长发育。

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