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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
照片示菜豆象Acanthoscelides obtectus(鞘翅目:叶甲科:豆象亚科)成虫。本期报道了响应甲酸乙酯和异硫氰酸甲酯熏蒸的菜豆象转录组分析(pp. 909‒917)。照片由中国科学院动物研究所张润志研究员于2017年6月4日摄于贵州省贵阳市花溪区。
本期目录
2023年 第66卷 第7期 刊出日期:2023-07-20
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  • 研究论文
    麦红吸浆虫热激蛋白基因SmHsp60的分子特征及功能研究
    马倩, 董金慧, 李方向, 朱克岩, 成卫宁
    2023, 66(7):  859-869.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.07.001
    摘要 ( 249 )   PDF (4468KB) ( 293 )     
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    【目的】麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana是重要的农业害虫,滞育使其度过夏季和冬季的极端环境。本研究旨在探析麦红吸浆虫滞育进程中热激蛋白60(heat shock protein 60, Hsp60)基因表达与滞育发育及温度耐受性之间的关系。【方法】采用RACE和RT-PCR技术克隆麦红吸浆虫SmHsp60 cDNA全长序列并进行生物信息学分析;采用qPCR技术检测SmHsp60在麦红吸浆虫滞育前至滞育后发育不同阶段(滞育前、滞育、滞育后静息和滞育后发育)幼虫及越夏幼虫在极端高温[35, 40, 45和50 ℃水浴中处理1 h以及35 ℃水浴中0(对照), 15, 30, 60和120 min]和越冬幼虫在极端低温[0, -5, -10和-15 ℃处理1 h以及-5 ℃处理0(对照), 15, 30, 60和120 min]胁迫下的表达量;通过原核表达和亲和柱层析技术获得SmHsp60重组蛋白,采用比色法和SDSPAGE法测定重组蛋白SmHsp60抑制苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase, MDH)43 ℃下热聚集的能力。【结果】获得麦红吸浆虫SmHsp60 (GenBank登录号: KR733065) cDNA全长序列,长2 270 bp,开放阅读框长1 722 bp,编码573个氨基酸,编码蛋白的相对分子量为60.7 kD。氨基酸序列分析表明,SmHsp60具有线粒体Hsp60典型的标签序列,与同为瘿蚊科(Cecidomyidae)的甘蓝瘿蚊Contarinia nasturtii Hsp60序列一致性最高、亲缘关系最近。qPCR检测结果表明,麦红吸浆虫SmHsp60在滞育阶段表达量没有显著变化,但在滞育后静息阶段逐渐升高,在滞育后静息阶段早中期即12月和翌年1月达到最高,显著高于在其他发育阶段的。与未处理的对照相比,35和40 ℃下1 h以及35 ℃下30~60 min时可显著诱导越夏幼虫SmHsp60上调表达;-5 ℃下1 h可显著诱导越冬幼虫SmHsp60上调表达,但高于45 ℃和低于-10 ℃的表达量没有显著变化。获得了高纯度的SmHsp60重组蛋白,可有效保护MDH免遭热聚沉,具有显著的分子伴侣功能。【结论】SmHsp60参与麦红吸浆虫滞育调控,可能与滞育终止及滞育期间的耐热和耐寒性相关。
    梨小食心虫GmolNPC2的基因克隆、表达谱及配体结合特征
    李春沁, 张钰析, 徐世才, 李伯辽, 陈秀琳, 罗坤, 李广伟
    2023, 66(7):  870-884.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.07.002
    摘要 ( 194 )   PDF (8087KB) ( 274 )     
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    【目的】本研究旨在为深入研究梨小食心虫Grapholita molesta尼曼-匹克C2型蛋白(Niemann-Pick type C2 protein, NPC2)GmolNPC2的嗅觉感受功能提供理论参考。【方法】基于梨小食心虫触角转录组数据,利用RT-PCR扩增GmolNPC2的cDNA全长序列,进行系统进化分析和3D结构模型预测;利用RT-qPCR检测GmolNPC2在梨小食心虫不同发育阶段(卵、1-5龄幼虫、蛹和雌雄成虫)、3日龄雌雄成虫不同组织(触角、去除触角的头、胸、腹、足和翅)中的相对表达量;利用荧光竞争结合实验测定重组GmolNPC2蛋白对包括6种性信息素和38种寄主植物挥发化合物在内的44种气味配体的抑制常数Ki值,分析结合能力;通过分子对接模拟实验计算GmolNPC2与不同气味配体的结合能,预测蛋白和配体相互作用的关键氨基酸残基。【结果】获得梨小食心虫GmolNPC2(GenBanK登录号: OQ054801)的cDNA全长序列,开放阅读框(ORF)长438 bp,编码145个氨基酸;多序列比对发现GmolNPC2具有昆虫NPC2典型的结构特征;系统进化分析表明已知鳞翅目(Lepidoptera)昆虫的NPC2s聚类至2个分枝,GmolNPC2与大豆食心虫Leguminivora glycinivorella、红铃虫Pectinophora gossypiella和烟草天蛾Manduca sexta等的NPC2氨基酸序列一致性较高并聚类至同一分枝。RT-qPCR检测结果表明,GmolNPC2在梨小食心虫雄成虫和卵中的表达量显著高于其他发育阶段的;GmolNPC2在3日龄雌雄成虫翅中的表达量最高,在触角中的次之,在胸、腹和足中的最低。重组蛋白GmolNPC2的结合谱较窄,仅能够结合44种气味配体中的17种,对其中的乙酸-顺-8-十二碳烯酯、苯甲醇和乙酸-顺-3-己烯酯表现出强烈的结合能力,Ki值分别为(4.117±0.046), (4.845±0.079)和(3.979±0.167) μmol/L。分子对接模拟结果显示,GmolNPC2与不同气味配体之间的结合能存在差异,与上述荧光结合实验的结果较一致。疏水性氨基酸残基和氢键在GmolNPC2结合不同气味配体中发挥着重要作用。【结论】GmolNPC2具有昆虫NPC2家族的保守结构,在卵和成虫以及成虫翅和触角中的表达量较高,推测其参与梨小食心虫的多种生理过程。重组蛋白GmolNPC2能够选择性地结合性信息素和寄主植物挥发化合物,表明GmolNPC2参与对挥发性信息物质的识别和运输。
    西方蜜蜂m6A甲基转移酶的基因克隆、多克隆抗体制备及表达模式
    吴鹰, 刘治滩, 赵浩东, 郭思佳, 刘小玉, 张艺琼, 冯佩林, 赵红霞, 徐细建, 陈大福, 付中民, 郭睿
    2023, 66(7):  885-895.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.07.003
    摘要 ( 139 )   PDF (7888KB) ( 109 )   PDF(mobile) (7888KB) ( 5 )     
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    【目的】本研究旨在克隆西方蜜蜂Apis mellifera RNA m6A甲基转移酶14 (methyltransferase 14, METTL14)基因AmMETTL14,分析AmMETTL14的理化性质和分子特性以及AmMETTL14在工蜂不同发育阶段和不同组织中的表达模式,并制备AmMETTL14多克隆抗体,为持续深入开展AmMETTL14的功能研究提供参考和基础。【方法】通过PCR扩增西方蜜蜂AmMETTL14的CDS并进行Sanger测序验证。使用相关生物信息学软件对AmMETTL14进行生物信息学分析,并构建系统进化树。通过原核表达系统诱导表达AmMETTL14融合蛋白,免疫新西兰白兔以制备多克隆抗体,利用ELISA和Western blot分别检测抗体的效价及特异性。采用RT-qPCR检测AmMETTL14在卵、幼虫、预蛹、蛹及工蜂成虫中以及刚出房工蜂成虫的触角、毒腺、脑、中肠、咽下腺、脂肪体和表皮7种组织中的相对表达量。【结果】成功克隆到西方蜜蜂AmMETTL14的CDS;AmMETTL14的分子式为C1957H3113N567O589S15,分子量约为44.49 kD,脂溶系数为79.97,理论等电点为8.58,平均亲水系数为-0.59,不含典型的跨膜结构域和信号肽,可同时定位于细胞核、线粒体和细胞质;西方蜜蜂、中华蜜蜂A. cerana cerana、黑大蜜蜂A. laboriosa、东方蜜蜂A. cerana、大蜜蜂A. dorsata、小蜜蜂A. florea、欧洲熊蜂Bombus terrestris、金环胡蜂Vespa mandarinia、美洲东部熊蜂B. impatiens和黑腹果蝇Drosophila melanogaster的METTL14均含有MT-A70结构域和3个相同的保守基序;AmMETTL14与黑大蜜蜂的METTL14的氨基酸序列一致性最高(65.60%)且亲缘关系最近。制备的AmMETTL14多克隆抗体效价较高(大于512 K)且特异性较强。AmMETTL14在7和8日龄预蛹与卵中的表达量相近且均显著高于在3日龄幼虫中的表达量,在12日龄蛹中的表达量显著高于卵、幼虫和预蛹中的表达量,在6, 12和15日龄工蜂成虫体内的表达量显著高于1日龄工蜂成虫体内的表达量;AmMETTL14在刚出房工蜂成虫脑和咽下腺中的表达量与触角中的表达量相近且均显著高于在毒腺、中肠、脂肪体和表皮中的表达量。【结论】研究结果表明,AmMETTL14可能为亲水性、非跨膜和胞内蛋白,AmMETTL14在幼虫生长发育中发挥潜在的调控作用,制备得到的AmMETTL14的多克隆抗体效价高、灵敏度高和特异性强,为进一步探究AmMETTL14的功能及其参与的表观调控机制打下了基础。
    西方蜜蜂采集蜂咽下腺中高表达基因的筛选及表达分析 Hot!
    张娟, 高艳, 王若虹, 李秋方, 杨尚宁, 周诗文, 石丹丹, 苏松坤, 聂红毅
    2023, 66(7):  896-908.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.07.004
    摘要 ( 170 )   PDF (5484KB) ( 183 )     
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    【目的】本研究旨在筛选西方蜜蜂Apis mellifera采集蜂咽下腺中高表达的基因,为进一步筛选和研究蜜蜂采集行为相关基因提供依据。【方法】基于前期已获得西方蜜蜂3日龄工蜂(3 d_W)、10日龄哺育蜂(10 d_N)、10日龄采集蜂(10 d_F)、21日龄哺育蜂(21 d_N)和21日龄采集蜂(21 d_F)的咽下腺转录组数据,筛选咽下腺差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),并对10日龄和21日龄采集蜂咽下腺中高表达的DEGs进行GO和KEGG富集分析;利用qPCR检测西方蜜蜂采集蜂咽下腺中高表达的4个DEGs (LOC409889, LOC406114, LOC408453和LOC100578735)在不同发育时期(卵、幼虫、蛹、刚出房工蜂、10日龄哺育蜂和21日龄采集蜂)和21日龄采集蜂组织(腹、胸、触角、上颚腺、咽下腺、蛰针、足、肠道、翅和脑)中的表达量。【结果】比较转录组结果表明,164个上调表达的DEGs在21日龄采集蜂咽下腺中的表达量明显高于在3日龄工蜂、10日龄哺育蜂和21日龄哺育蜂咽下腺中的表达量,且在10日龄采集蜂咽下腺中的表达量也高于在10日龄哺育蜂咽下腺中的表达量;105个下调表达的DEGs的表达趋势与上述164个DEGs的相反。GO分析结果表明,10日龄和21日龄采集蜂咽下腺中高表达的164个DEGs显著富集于硫酸盐跨膜转运蛋白活性、硫化合物跨膜转运蛋白活性、铁离子结合和氧化还原酶活性;下调表达的105个DEGs显著富集于核糖体、细胞内核糖核蛋白复合物和核糖核蛋白复合物;KEGG通路分析结果表明,105个下调表达的DEGs显著富集于核糖体以及淀粉和蔗糖代谢两个通路。qPCR检测结果显示,LOC409889, LOC406114, LOC408453和LOC100578735均在21日龄采集蜂中表达量最高;LOC406114和LOC100578735在21日龄采集蜂咽下腺中的表达量最高,而在其他组织中表达量较低或不表达。【结论】本研究通过比较转录组筛选鉴定了西方蜜蜂采集蜂咽下腺中高表达的DEGs,为深入研究采集蜂咽下腺的功能提供了数据,同时也为研究西方蜜蜂的采集行为及采集力强蜂种的分子选育提供新的视角。
    响应甲酸乙酯和异硫氰酸甲酯熏蒸的菜豆象转录组分析
    江兆春, 杨璐, 张越, 杨洪, 戴仁怀
    2023, 66(7):  909-917.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.07.005
    摘要 ( 130 )   PDF (3593KB) ( 430 )     
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    【目的】通过对甲酸乙酯(ethyl formate, EF)和异硫氰酸甲酯(methyl isothiocyanate, MITC)单剂和混剂(EF+MITC)熏蒸处理的菜豆象Acanthoscelides obtectus转录组数据分析,初步探究EF和MITC对菜豆象的联合作用机制。【方法】采用广口瓶熏蒸法对菜豆象成虫进行EF(22.398 μL/L)和MITC(0.854 μL/L)单剂和混剂[(EF+MITC)(14.764 μL/L)]熏蒸处理,对照组(CK)不做熏蒸处理;利用Illumina Hi SeqTM 4000测序平台对EF和MITC单剂和混剂(EF+MITC)熏蒸处理的菜豆象成虫进行转录组测序;对差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)进行GO分类和KEGG通路富集分析;选取6个DEGs进行RTqPCR验证。【结果】CK vs EF与CK vs MITC比较组分别有171和293个DEGs,上调基因居多;而CK vs EF+MITC比较组的DEGs数量为1 745个,下调基因居多。DEGs的GO分类表明,CK vs EF与CK vs MITC比较组的DEGs富集数最多的条目均为细胞解剖学实体、结合和催化活性,CK vs EF+MITC比较组的DEGs则主要富集在细胞解剖学实体、结合和细胞过程等。DEGs的KEGG通路富集分析表明,CK vs EF比较组的DEGs主要富集在蛋白质消化与吸收、溶酶体和内质网蛋白加工通路上,CK vs MITC比较组的DEGs主要富集在粘着斑、细胞外基质受体相互作用和昆虫激素生物合成等通路上,CK vs EF+MITC比较组的DEGs主要富集中在RNA转运、DNA复制和错配修复等通路上。此外,EF和MITC单剂熏蒸处理后,菜豆象成虫体内分别有2和3个解毒酶基因表达量较CK显著下调,而EF+MITC混剂熏蒸处理后,菜豆象体内5个解毒酶基因表达量较CK显著下调。筛选的6个DEGs的表达趋势与转录组数据基本一致。【结论】本研究结果表明,EF与MITC混用具有协同增效作用,能够诱导菜豆象发生细胞基因毒性损伤,抑制菜豆象解毒酶基因的表达可能是其增效的主要原因,初步明确了EF与MITC混用最优配方对菜豆象的熏蒸杀虫分子机制,为进一步研究EF与MITC对菜豆象的联合作用机制提供重要参考。
    光照强度对梨小食心虫产卵选择性的影响 Hot!
    杨小凡, 焦洄锬, 李旭昭, 路子云, 冉红凡, 马爱红, 魏国树, 李建成
    2023, 66(7):  918-924.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.07.006
    摘要 ( 196 )   PDF (2596KB) ( 316 )     
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    【目的】梨小食心虫Grapholita molesta是一种重要的果树常发性害虫。本研究旨在探明光照强度在梨小食心虫产卵选择中的作用,进一步揭示梨小食心虫的微光视觉能力。【方法】在春、夏和秋季分别调查梨小食心虫在桃树树冠向阳面和背阴面等部位的产卵量,测定日落时向阳面和背阴面的光照强度差异;室内利用光暗双向选择行为试验测定梨小食心虫成虫对光照强度的产卵选择行为反应。【结果】春、夏和秋季梨小食心虫成虫均偏好在光照强度显著较高的桃树树冠向阳面叶片上产卵,总产卵量分别为背阴面的4.24, 9.30和5.82倍。在光暗双向选择中,10 000, 100, 1和0.01 lx及自然光照条件下,梨小食心虫成虫对光照的产卵选择性均显著高于对黑暗,产卵选择率分别为87.48%, 83.68%, 82.92%, 80.08%和84.84%。通过比较梨小食心虫对强光和弱光的产卵选择性发现,光照对比度(强光/弱光)为10和2时,10 000, 100, 1和0.01 lx及自然光照条件下,雌成虫均对强光照表现出显著的产卵选择性,且随光照强度降低产卵选择性无明显减弱,产卵选择率均高达75%以上。【结论】光照强度可以影响梨小食心虫成虫的产卵选择性,雌成虫对强光照表现出明显的产卵偏好性,即使在微光条件下依然可以准确辨别出光照强度差异,展现出良好的微光视觉能力,为开发基于视觉行为调控的新型物理诱捕技术提供依据。
    荔枝蒂蛀虫交配对卵巢发育及繁殖力的影响
    李文景, 董易之, 姚琼, 全林发, 池艳艳, 陈炳旭
    2023, 66(7):  925-933.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.07.007
    摘要 ( 126 )   PDF (3337KB) ( 385 )     
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    【目的】观察荔枝蒂蛀虫Conopomorpha sinensis卵巢的发育进度,制定该虫卵巢发育级别的划分标准,明确交配对其卵巢发育进度和繁殖力的影响。【方法】初羽化荔枝蒂蛀虫雌雄成虫按1∶1配对饲养后,逐日解剖雌虫卵巢,根据交配囊特征判断雌虫是否交配,记录正常交配及未交配雌成虫的脂肪体特征、卵巢管长度、卵室总数以及成熟卵子数,依照这些指标对卵巢发育进度进行分级。将蒂蛀虫初羽化雌雄成虫1∶1配对饲养和雌成虫单独饲养分别作为交配和非交配组,统计其产卵前期、产卵期、单雌产卵量和雌成虫寿命。【结果】荔枝蒂蛀虫成虫卵巢发育进度可划分为5级,分别为卵黄沉积前期(Ⅰ级)、卵黄沉积期(Ⅱ级)、成熟待产期(Ⅲ级)、产卵盛期(Ⅳ级)和产卵末期(Ⅴ级)。仅有交配后雌虫卵巢可正常发育,未交配的雌成虫卵巢仅能发育至卵黄沉积期(Ⅱ级)。交配组雌成虫产卵前期3.82 d,产卵期11.23 d,单雌产卵量176.42粒,雌成虫寿命16.35 d;未交配组雌成虫终生不能产卵,雌成虫寿命20.48 d。【结论】荔枝蒂蛀虫成虫卵巢的发育进度可划分为5级,但交配是雌成虫完成卵巢发育的必备条件,未交配的雌成虫卵巢发育至Ⅱ级后终止发育;交配后雌成虫繁殖力显著高于未交配雌虫,未交配雌成虫终生不能产卵。
    梨冠网蝽的线粒体基因组测序及臭虫次目科级水平的系统发育分析
    林兴雨, 赵特, 宋南
    2023, 66(7):  934-945.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.07.008
    摘要 ( 114 )   PDF (10642KB) ( 208 )     
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    【目的】为探究梨冠网蝽Stephanitis nashi线粒体基因组结构特征及臭虫次目(Cimicomorpha)科级水平的系统发育关系。【方法】利用高通量测序技术测定梨冠网蝽线粒体全基因组序列。选择已知的臭虫次目150个物种线粒体基因组作为内群,选择蝽次目(Pentatomomorpha)2个物种线粒体基因组作为外群,利用最大似然法(maximum likelihood, ML)和贝叶斯法(Bayesian inference, BI)重建臭虫次目科级水平的系统发育关系。【结果】梨冠网蝽的线粒体基因组(GenBank登录号: OP650254)全长为15 045 bp,包含37个基因[13个蛋白质编码基因(protein-coding genes, PCGs)、22个tRNA基因和2个rRNA基因]和一段非编码控制区。13个PCGs中除nad5的起始密码子为ATC外,其余PCGs的起始密码子都是ATT, ATA或ATG; cox2和nad4l具有不完整的终止密码子T,其余11个PCGs为完整的终止密码子TAA或TAG。所有tRNA基因均能形成典型的三叶草结构。rRNA基因rrnL全长1 237 bp,A+T含量为81.08%;rrnS全长为763 bp,A+T含量为82.04%。ML和BI构建的臭虫次目的系统发育关系是基本一致的;网蝽科(Tingidae)、臭虫科(Cimicidae)、榈蝽科(Thaumastocoridae)、盲蝽科(Miridae)、丝蝽科(Plokiophilidae)、驼蝽科(Microphysidae)、捷蝽科(Velocipedidae)、花蝽科(Anthocoridae)、姬蝽科(Nabidae)、粗股蝽科(Pachynomidae)和瘤蝽科(Phymatidae)均为单系群,而猎蝽科(Reduviidae)为非单系群,网蝽科与榈蝽科和猎蝽科部分种具有较近的亲缘关系。【结论】本研究利用线粒体基因组数据重建了臭虫次目的系统发育关系,支持猎蝽科为非单系群,其他11个科为单系群,有利于更加全面对臭虫次目系统发育和线粒体基因组学的理解。
    靛灰蝶和彩斑尾蚬蝶线粒体基因组及基于线粒体基因的凤蝶总科系统发育关系 Hot!
    闫振天, 罗斯特, 范真槐, 陈斌
    2023, 66(7):  946-958.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.07.009
    摘要 ( 156 )   PDF (6567KB) ( 169 )     
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    【目的】对靛灰蝶Caerulea coeligena和彩斑尾蚬蝶Dodona maculosa线粒体全基因组进行测序和分析,并基于已知线粒体基因组数据探析凤蝶总科(Papilionoidea)的系统发育关系。【方法】利用Illumina NovaSeq 6000测序平台测定靛灰蝶和彩斑尾蚬蝶线粒体全基因组序列,对其进行拼装和注释,并对其tRNA基因二级结构进行预测;基于NCBI数据库中已报道的凤蝶总科6科48种蝴蝶线粒体基因组13个蛋白编码基因(protein-coding genes, PCGs)核苷酸序列,对凤蝶总科50个种的13个PCGs的选择压力进行分析;利用最大似然法(maximum likelihood, ML)和贝叶斯法(Bayesian inference, BI)分析这50个种及其所属科和亚科的系统发育关系。【结果】靛灰蝶和彩斑尾蚬蝶线粒体全基因组长分别是15 164和15 486 bp (GenBank登录号分别为MZ489120和MZ489121),其基因组大小、结构和组成、基因排列、核苷酸组成、密码子使用和tRNA结构预测等均与已知近缘种蝴蝶相似;凤蝶总科线粒体基因组进化经历了高水平的纯化选择,13个PCGs非同义替换率和同义替换率比值(Ka/Ks)明显小于1。凤蝶总科重建的系统发育关系为:(凤蝶科(Papilionidae)+弄蝶科(Hesperiidae)+粉蝶科(Pieridae)+(蛱蝶科(Nymphalidae)+(灰蝶科(Lycaenidae)+蚬蝶科(Riodinidae))))。【结论】基于凤蝶总科已报道的48种和本研究新测序两种线粒体基因组重建的系统发育树表明蚬蝶科与灰蝶科为单系且互为姐妹群关系,且与蛱蝶科具有更近的亲缘关系,凤蝶科可能是凤蝶总科中最早进化的类群。本研究为进一步研究蝴蝶的系统进化和完善其分类系统提供了新的分子数据支撑。
    综 述
    果蝇杂种劣育与P因子转座调控
    王春明
    2023, 66(7):  959-968.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.07.010
    摘要 ( 126 )   PDF (3859KB) ( 110 )     
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    果蝇Drosophila杂种劣育(hybrid dysgenesis)指某些品系果蝇间杂交,子代出现诸如卵巢发育不全、分离比异常、雄性个体减数分裂出现重组、高突变率、高频率染色体畸变甚至不育等异常现象。该现象可由多种转座因子(transposable element, TE)频繁转座引起,包括:P因子、I因子、hobo因子、Penelope因子、Paris因子和Helena因子等。其中P因子是首个确定DNA序列的真核生物转座子,也是研究得最为充分的动物TE之一,已被开发成基因工程工具,在果蝇转基因研究中发挥重要作用。基因组中携带P因子的果蝇为父系品系(paternal strain), 即P品系,无P因子的果蝇为母系品系(maternal strain),即M品系。M雌×P雄杂交子代,在繁殖过程中出现杂种劣育现象,而P雌×M雄、M雌×M雄以及P雌×P雄交配组合的后代都是正常的。近20年来,P因子调控机制研究取得重大进展,在原有阻遏蛋白机制外,又发现了与PIWI蛋白相互作用的RNA [P-element-induced wimpy testis (PIWI)-interacting RNA, piRNA]机制。阻遏蛋白机制基于P因子转座酶4个外显子间的3个内含子转录后剪切方式:如果3个内含子均被剪切,则产生的mRNA包含4个外显子,翻译为87 kD的转座酶,促进P因子转座;如果仅前2个内含子被剪切,则产生的mRNA在第3个内含子区段所含终止密码子处提前终止翻译,产生66 kD的阻遏蛋白,阻止P因子转座。近年发现的piRNA机制是更为普遍的TE调控机制,该机制类似细菌中发现的CRISPR来源的RNA (CRISPRderived RNA, crRNA)机制,编码piRNA的基因也成簇排列,称为piRNA基因簇。piRNA基因簇转录出单链RNA前体分子,剪切为23~32 nt的piRNA,随即与PIWI蛋白结合形成复合体,并通过两个途径发挥作用:一是降解与piRNA序列互补的靶mRNA,发挥转录后沉默作用;另一是进入细胞核,指导P因子或piRNA基因簇序列的表观遗传修饰,发挥对P因子的转录抑制作用,和对piRNA基因簇的转录激活作用。研究发现,阻遏蛋白机制和piRNA机制在P因子转座调控中均发挥作用。本文可为果蝇杂种劣育现象的教学和科研工作提供帮助。
    真社会性昆虫级型结构及寿命分化行为的表观遗传学研究进展
    马强, 党晓群, 马振刚, 周泽扬
    2023, 66(7):  969-977.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.07.011
    摘要 ( 127 )   PDF (972KB) ( 381 )     
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     真社会性昆虫,如膜翅目(Hymenoptera)的蜜蜂、蚂蚁和黄蜂,以及蜚蠊目(Blattodea)的白蚁,尽管在一个群体中遗传背景和遗传基础一致,但它们在形态、行为及生活史上具有显著的多样性。大多数真社会性昆虫表现出不同的级型结构和寿命分化,在这些结构中王后往往比职虫的寿命更长,且繁殖能力仅由一个或几个王后拥有,而其他群体成员只能充当职虫。然而,在某些物种中,级型结构具有一定的可塑性,个体可以根据特定的环境线索从一个级型或行为表型切换到另一个级型或行为表型。由于不同的级型之间通常有共同的遗传背景,因此真社会性昆虫群体内的多样性很大程度上是由个体之间的基因转录差异造成的。这就意味着以修饰基因表达而不改变基因序列本身为特征的表观遗传机制可能在真社会性昆虫中发挥着重要作用。已有的证据表明,DNA/RNA甲基化、组蛋白翻译后修饰和非编码RNA等表观遗传调控机制在级型结构、寿命分化和衰老等多个方面影响真社会性昆虫。本文对这些表观遗传调控机制及其在昆虫中不同作用的研究进展进行了综述,以加深对真社会性昆虫起源及其行为演化的理解和认识。未来表观遗传调控机制可在抗衰老药物的研发、衰老相关疾病的治疗、减缓生物体的衰老进程等方面有潜在的应用价值。
    昆虫的气味景观:从气味扩散到害虫防控
    焦龙, 谭荣荣, 陈勋, 王红娟, 黄丹娟, 毛迎新
    2023, 66(7):  978-991.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.07.012
    摘要 ( 266 )   PDF (2423KB) ( 516 )     
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    昆虫所接收的气味集合即昆虫的气味景观。昆虫依赖于对气味景观的感受和分辨,完成目标定位、取食、交配、产卵等生命活动。通过气味景观管理可操控昆虫的行为,达到防控害虫的目的。本文从昆虫气味景观的组成和扩散,气味景观对昆虫行为的影响,影响气味景观的因素,昆虫对气味景观的感知和分辨,以及气味景观管理在害虫防控上的应用等方面对昆虫气味景观的研究进展进行了综述,并对今后昆虫气味景观管理的发展方向和研究重点进行了分析和展望。对昆虫而言,目标物释放的气味被气流击散成羽状,并与空气中携带的背景气味混合,共同构成了气味景观。昆虫沿目标物气味进行目标物的搜寻和定位,目标物气味的形状、组成、浓度等可影响昆虫的行为;背景气味则起到补充、警示等辅助作用,不同背景气味对昆虫的目标定位有协同或干扰作用。环境中温湿度、光照、重金属元素以及植物病虫害等是影响昆虫气味景观的主要因素。研究表明,昆虫通过嗅觉受体捕获气味景观,并将气味信号沿嗅觉神经输送至触角叶等嗅觉中枢。而后,气味景观在昆虫嗅觉中枢中以基本编码或构型编码的模式被解析。背景气味对昆虫目标定位的影响可能是不同气味分子在嗅觉感知和编码过程中的相互加成、竞争性结合及信号串扰的结果。目前,基于对气味景观的管理衍生出了昆虫行为调节剂、外源激发子、选育可释放抗性挥发物的作物品种、“推-拉”技术、天敌支持型植物系统等多种害虫绿色防控技术。今后需进一步深入解析昆虫分辨气味景观的行为学、电生理学和神经学机制,并对气味景观管理相关的绿色防控技术进行优化和集成化,以期构建科学、高效的气味景观用于害虫防控。
    简 报
    褐飞虱E3泛素连接酶基因NlHECTD2的克隆和功能分析
    罗怡, 郭莹莹, 熊振泽, 宋阳, 刘一鹏, 俞晓平, 申屠旭萍
    2023, 66(7):  992-998.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.07.013
    摘要 ( 134 )   PDF (2459KB) ( 357 )     
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    【目的】探明褐飞虱Nilaparvata lugens E3泛素连接酶基因NlHECTD2的分子特性、表达模式及生物学功能。【方法】基于褐飞虱转录组数据,PCR克隆NlHECTD2全长cDNA序列并进行生物信息学分析;利用qRT-PCR检测NlHECTD2在卵、1-5龄若虫、初羽化24 h内雌成虫和1-5日龄雌成虫中及3日龄雌成虫头、胸、腹、肠道和卵巢中的表达量;初羽化褐飞虱雌成虫单头注射0.05 μL dsNlHECTD2 (5 000 ng/μL),利用qRT-PCR检测RNAi后24, 48和72 h时NlHECTD2的表达量,并检测褐飞虱血淋巴中类酵母共生菌(yeast-like symbiont, YLS)的数量、褐飞虱雌成虫存活率、单雌产卵量和卵孵化率。【结果】克隆获得了褐飞虱NlHECTD2基因全长cDNA序列(GenBank登录号: XM_039427060.1),其开放阅读框长2 850 bp;NlHECTD2编码950个氨基酸,无信号肽,包含1个具有泛素连接酶(E3)亚类的C端催化结构域。系统发育分析表明,NlHECTD2与半翅目其他昆虫HECTD2s聚为一支,与烟粉虱Bemisia tabaci HECTD2亲缘关系最为接近。qRT-PCR结果显示,NlHECTD2具有明显的时空表达特异性,在褐飞虱3日龄雌成虫腹中的表达量最高。RNAi结果显示,与注射dsGFP对照比较,注射dsNlHECTD2能够显著抑制NlHECTD2的表达量,使褐飞虱血淋巴中的YLS数量极显著下降,导致褐飞虱雌成虫存活率、单雌产卵量及卵孵化率极显著下降。【结论】NlHECTD2与褐飞虱体内YLS释放到血淋巴这一过程紧密相关,并在褐飞虱的生长发育及繁殖过程中发挥重要作用,可作为褐飞虱防控的潜在靶标。
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    66卷第7期中英文目录
    2023, 66(7):  999-999. 
    摘要 ( 65 )   PDF (443KB) ( 221 )     
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