细胞凋亡在麦长管蚜获取和传播大麦黄矮病毒过程中的调控作用

【目的】探明细胞凋亡在麦长管蚜Sitobion avenae传播大麦黄矮病毒(barley yellow dwarf virus,BYDV)GAV株系(BYDV-GAV)过程中的调控作用。【方法】采用qPCR法检测携带和未携带BYDV-GAV麦长管蚜成蚜体内细胞凋亡关键基因胱天蛋白酶家族基因Caspase-1和Caspase-3及凋亡抑制蛋白基因IAP-1和IAP-2的表达量,并采用原位末端标记法(TdT-mediated dUTP nick and labeling,TUNEL)检测上述麦长管蚜成蚜中肠和唾液腺组织细胞凋亡水平;分别在人工饲料中添加细胞凋亡抑制剂Ac-DEVD-CHO和Caspase-1特异性激活剂PAC-1饲喂携带和未携带BYDV-GAV麦长管蚜成蚜后,在获毒和传毒不同时间利用qPCR法检测成蚜体内Caspase-1的表达量和BYDV-GAV CP拷贝数,并利用RT-PCR法检测其传播BYDV-GAV的效率;通过在人工饲料中添加dsRNA沉默麦长管蚜成蚜Caspase-1和IAP-1后,测定不同时间沉默效率和基因沉默对麦长管蚜成蚜存活和繁殖的影响,同时测定麦长管蚜成蚜获毒和传毒时体内BYDV-GAV CP拷贝数和传毒效率。【结果】与未携带BYDV-GAV健康麦长管蚜成蚜相比,携带BYDV-GAV的麦长管蚜成蚜体内Caspase-1表达量显著提高,IAP-1和IAP-2表达量显著降低,且中肠组织中凋亡细胞百分率显著提高;与饲喂溶剂二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)的对照相比,饲喂激活剂PAC-1的麦长管蚜成蚜在获毒和传毒过程中体内Caspase-1相对表达量显著升高,BYDV-GAV CP拷贝数均显著降低,且传毒效率也显著降低;与饲喂dsGFP的对照相比,饲喂dsCaspase-1和dsIAP-1的麦长管蚜成蚜体内Caspase-1和IAP-1分别在第3天时沉默效率达到最大值,分别为80.63%和71.91%,并对麦长管蚜成蚜存活和繁殖无显著影响,且饲喂dsCaspase-1的麦长管蚜成蚜获毒时体内BYDV-GAV CP拷贝数显著升高。【结论】麦长管蚜感染BYDV-GAV后,可促进其体内细胞凋亡水平,使其作为先天免疫抑制蚜虫获取和传播BYDV-GAV。本研究的结果为揭示介体-植物病毒的互作机制及通过干预介体细胞凋亡从而阻断植物病毒病流行这一新思路提供了理论依据。

miR-263干扰对麦长管蚜生命表参数的影响

【目的】麦长管蚜Sitobion avenae是小麦生产的首要害虫。本研究旨在明确miR-263干扰对麦长管蚜室内种群的影响,为小麦蚜虫的绿色防控提供技术支持。【方法】以纳米材料为载体,利用400 nmol/L miR-263 agomir干扰麦长管蚜1龄若蚜,采用两性生命表评价miR-263干扰对其生长发育、繁殖和种群增长的影响,以清水阴性对照(water negative control, NCW)和纳米材料阴性对照(nanomaterial negative control, NCS)作为对照组。【结果】miR-263干扰后,与NCW和NCS相比,麦长管蚜1和2龄若蚜历期显著延长,3龄若蚜历期没有显著差异,4龄若蚜历期要显著短于NCW组,整个若蚜历期显著延长;全生育期(25.42 d)显著长于NCS的(23.73 d),与NCW (23.84 d)没有显著差异;成蚜寿命和繁殖历期有所延长,单雌产蚜量有所增加,但与NCW和NCS的比没有显著差异。miR-263干扰后麦长管蚜成蚜前存活率为43.33%,显著低于NCW和NCS的(分别为91.34%和91.32%)。种群生命表数据显示,miR-263干扰后内禀增长率(r)、周限增长率(λ)、净增殖率(R_0)均显著低于NCW和NCS的,平均世代周期(T)比NCW和NCS显著延长;种群预测结果显示,在miR-263干扰60 d时麦长管蚜种群约为8万头,显著低于NCS的454万头和NCW的394万头。【结论】miR-263干扰主要影响低龄若蚜的历期和存活率,并对麦长管蚜的种群增长具有抑制作用,研究结果为麦长管蚜RNAi生物农药的研发提供了候选基因。

小麦间作大蒜或油菜对麦长管蚜及其主要天敌种群动态的影响

麦长管蚜是我国冬小麦产区的重要害虫.试验探索了不同间作方式对麦长管蚜及其主要天敌的影响.结果表明,在调查期内,麦-油(油菜)间作田和麦-蒜(大蒜)间作田中麦长管蚜无翅蚜的种群密度多显著低于单作田;麦-油间作田中有较高的瓢虫种群密度和瓢蚜比;5月2日前,麦-油间作田中蚜茧蜂的种群密度高于单作田和麦-蒜间作田;5月5日后,麦-油间作田的僵蚜率和蜂/蚜比也显著高于单作田和麦-蒜间作田;麦-蒜间作田有翅蚜的种群数量较高,但瓢虫和蚜茧蜂的种群数量无明显变化.麦-油间作和麦-蒜间作均能对麦田中麦长管蚜起到较好的控制作用.

小麦间作豌豆对麦长管蚜及其主要天敌种群动态的影响

为探索麦田物种多样性对麦长管蚜Sitobion avenae的生态调控效应,于2007年10月至2008年7月在河北省廊坊市进行田间小区试验,系统调查了豌豆与小麦分别以2∶2,2∶4,2∶6和2∶8比例行间作(分别记作2-2间作、2-4间作、2-6间作和2-8间作)种植模式下麦长管蚜种群数量的时序动态,同时分析了麦田主要天敌种群数量的时序动态、丰富度、多样性指数及均匀度的变化。结果表明:在麦长管蚜发生高峰期,小麦与豌豆间作麦长管蚜无翅蚜的百株蚜量(平方根转换)极显著低于单作田(P<0.01),其中小麦单作(77.38)>2-2间作(68.62)>2-4间作(68.51)>2-8间作(65.19)>2-6间作(64.94)。尽管不同种植模式下,麦长管蚜主要天敌的动态变化趋势基本一致,但间作处理的优势天敌瓢虫类和蚜茧蜂类均有较高的种群密度,天敌群落的丰富度明显提高,Shannon-Wiener多样性指数增加,但均匀度下降。总之,小麦间作豌豆不仅有效降低了麦长管蚜的种群数量,同时也增加了天敌控制害虫的稳定性和可持续性。

温度和湿度对麦长管蚜飞行能力的影响

利用计算机控制的微小昆虫飞行磨系统测定了温度、湿度对麦长管蚜Sitobionavenae飞行能力的影响。结果表明 ,适于飞行的温度为 12～ 2 2℃ ,湿度为 6 0 %～ 80 %。在温度 8℃以下或 2 5℃以上 ,其飞行能力明显降低。在温度 18℃时 ,麦长管蚜的平均飞行时间、飞行距离最大分别为 3 10 1h、 3 6 76km。在相对湿度 40 %、 6 0 %和 80 %时 ,飞行时间分别为 1 5 73h、 2 2 72h和 3 0 32h ,飞行距离与湿度的关系与飞行时间相似。飞行速度随温度的增高而加快 ,在相对湿度 6 0 %左右时 ,麦长管蚜的平均飞行速度较快。在 2 0℃ ,相对湿度 80 %条件下 ,单个个体的最大飞行时间、最大飞行距离和最大飞行速度可达 14 32h、 2 2 5 1km和 1 5 7km h 。

不同小麦品种(系)对麦长管蚜的抗性

采用网罩麦长管蚜Sitobion miscanthi(Takahashi)的观测方法,对15个不同抗性小麦品种(系)进行苗期不选择性、抗生性测定;选择其中5个代表性品种(系)观测了田间扬花期麦长管蚜的产蚜量,测定了小麦旗叶和穗部中单宁与槲皮素的含量以及麦长管蚜羧酸酯酶(CarE)与谷胱甘肽S-转移酶(GST)的活性。结果表明,代表性品种(系)在苗期对麦长管蚜的产蚜量的影响与扬花期的呈显著正相关(r=0.956*)。穗部槲皮素的含量与不同抗性品种(系)上的产蚜量呈显著负相关(r=-0.941*);单宁含量在不同抗性品种(系)间存在显著差异,其含量变化与产蚜量无显著相关。取食不同抗性品种(系)后麦长管蚜的CarE和GST酶活力存在显著差异。结论认为小麦不同品种(系)对麦长管蚜产蚜量(生殖力)的抑制作用是其抗蚜的重要特性,尤其是中4无芒和冀保一号对麦长管蚜抗生性较强。

麦长管蚜及蚜茧蜂空间格局的地学统计学研究

应用地学统计学的原理和方法研究了不同时期麦长管蚜及蚜茧蜂种群的空间结构和空间相关性 .结果表明 ,不同时期麦长管蚜种群的半变异函数曲线皆为球型 ,其空间格局为聚集型 ,变程在 33～ 5 7cm之间 ;蚜茧蜂种群的拟合半变异函数曲线也表现为球型 ,呈聚集空间格局 ,空间变程在 36～ 5 5cm之间 ,并与麦长管蚜种群在数量和空间上有较强的追随关系 ,说明蚜茧蜂种群是麦长管蚜种群的优势种天敌 .

小麦几种主要次生物质对麦长管蚜几种酶活力的影响

借助麦蚜人工饲料研究明确了小麦几种主要次生物质单宁酸、总酚 (没食子酸 )和香豆素对麦长管蚜Sitobionavenae的存活、生长和发育有明显的抑制作用 ,其抗蚜阈值浓度分别为 0 0 6 %、 0 0 8%和 0 0 6 5 %。用昆虫酶系体外抑制法 ,研究上述三种次生物质的抗蚜阈值浓度对麦长管蚜的糖转化酶和解毒酶活力的影响 ,结果表明 :0 0 6 %单宁酸强烈抑制麦长管蚜蔗糖酶、海藻糖酶、羧酸酯酶和谷胱甘肽S 转移酶的活力 ;0 0 8%没食子酸显著抑制蔗糖酶、羧酸酯酶和谷胱甘肽S 转移酶的活力 ;0 0 6 5 %香豆素极显著地抑制谷胱甘肽S 转移酶活力。

外源化合物诱导后小麦对麦长管蚜和粘虫的抗虫性研究

喷施外源化合物和昆虫取食均可诱导小麦的防御反应,如挥发物组成发生改变、某些次生物质含量增加或减少,进而影响昆虫和天敌的行为反应。本实验中小麦苗经茉莉酸或几丁质喷施诱导,可显著提高小麦中丁布的含量,但茉莉酸甲酯的诱导作用不明显。喷施茉莉酸及麦长管蚜或粘虫取食诱导小麦,会导致小麦挥发物的种类及含量与对照相比有显著不同,3种处理间小麦的挥发物也存在显著差异。用经茉莉酸处理的麦苗饲养麦长管蚜和粘虫,可显著抑制二者的生长发育速度,使体重减轻,并导致麦长管蚜繁殖力下降。经茉莉酸处理的麦苗的挥发物对粘虫寄生蜂有吸引作用,表明茉莉酸在诱导小麦产生直接抗虫性的同时,还能诱导其释放吸引天敌的挥发性化合物从而产生间接抗性。

麦长管蚜在3个小麦品种上取食行为的EPG比较

【目的】研究不同抗性水平的小麦品种苗期对麦长管蚜的抗蚜机制。【方法】用EPG技术对麦长管蚜在3个小麦品种苗期的取食行为进行检测。【结果】麦长管蚜在品种Ww2730上口针开始接触叶面时间显著晚于小偃22和Batis,第1次持续刺探前的刺探次数显著多于小偃22和Batis,开始刺入叶面后第1次刺探的持续时间极显著短于小偃22和Batis;在Ww2730和小偃22上的PdⅡ-1的平均时间显著长于Batis;Ww2730上C波阶段2个Pd波间的间隔平均时间显著大于另外2个品种;在Ww2730木质部取食(G波)的次数和时间显著大于其它2个品种;Batis上的点G波的次数极显著地高于Ww2730,而平均持续时间极显著短于小偃22和Ww2730;在Batis和小偃22上E1波的总时间,E1波的最大值、跟随E2波的E1波的平均时间均显著大于Ww2730;3个品种间第1次E1波持续的时间差异不显著,但Ww2730和小偃22上其它E1波持续的时间极显著少于Batis;3个品种上其它波形参数,包括F波的次数和总时间、E2波的次数和总时间没有差异。【结论】Ww2730抗麦长管蚜机制可能在于表皮有取食抑制因子,叶肉细胞壁较厚,韧皮部存在次生物质和(或)营养不平衡。小偃22苗期的抗蚜机制为叶肉部细胞壁较厚,细胞密度大。麦长管蚜适应Ww2730抗性的策略可能是在第2次取食时采取了减少在有毒次生物中的暴露时间。

风雨对麦长管蚜自然种群发展的干扰作用

麦长管蚜Macrosiphum avenae（Fabricius）是我国重要的农业害虫,给我国的小麦生产造成严重的威胁。经过2006~2008年的系统观测结果表明,风雨气象因素对麦长管蚜种群发展具有显著的影响作用,是突出的关键制约因子。一次6~7级大风（平均风速10 m/s左右）可以显著压制麦长管蚜种群增长的趋势,其种群数量下降65%;在小麦灌浆期的一次强风天气（极大风速达到18.8 m/s）,使种群数量迅速下降,直至小麦成熟期未能恢复其种群密度。一次持续10 h的降雨（日降雨量32.2 mm）导致麦长管蚜种群数量骤降80%,并需要7d才恢复到雨前的种群密度。

不同紫外(UV-B)辐射时间对两种体色型麦长管蚜后代生物学特征的影响

研究紫外(UV-B)辐射对红和绿体色型麦长管蚜的生物学特征的影响,探求紫外辐射在蚜虫种下体色分化及遗传中的作用。采用两种不同体色型的麦长管蚜[Sitobion avenae(Fab.)]成蚜经过30W紫外线(UV-B)照射不同时间后,单头饲养在不同小麦品种上,分别测定了各处理F2代麦长管蚜的发育历期、体重差及相对日均体重增长率等生物学参数。结果表明:在1h紫外辐射处理后,在德国品种Astron上,红色型F2代麦长管蚜的生长发育显著加快,而绿色型无显著变化;而在中国品种小偃-22上,两种体色型F2代麦长管蚜均无显著变化;在8h紫外辐射处理后,在两种小麦品种上,两种体色型F2代麦长管蚜的生长发育均显著延缓,且绿色型延缓比例均比红色型大。说明紫外辐射对两种体色型的麦长管蚜生长发育的影响均能遗传到F2代,在Astron小麦品种上,短时间紫外辐射能够促进红色型麦长管蚜的生长发育;在小偃22和Astron小麦品种上,长时间紫外辐射均能抑制两种体色型麦长管蚜的生长发育,且绿色型比红色型敏感。表明紫外辐射在蚜虫体色遗传中起着重要作用。

不同小麦品种(系)对麦长管蚜生命参数的影响

【目的】比较小麦品种抗性对麦长管蚜连续2个世代若蚜和成蚜主要生命参数的影响。【方法】采用田间罩网试验,调查和测量Pm232等10个具有不同抗蚜性的小麦品种上定殖的有翅成蚜数量及若蚜发育历期、存活率、体重、翅型分化和成虫寿命、繁殖力等生命参数。【结果】麦长管蚜对10个供试小麦材料的不选择性有着明显差异,抗蚜材料对蚜虫的趋避作用明显较强。发育历期等5个生理参数的比较表明,抗蚜材料上的若蚜发育历期较感蚜材料明显延长,若蚜存活率、成虫寿命、繁殖力和体重较感蚜材料明显降低或减少,并且这种影响随着小麦抗性的升高而加重。研究还发现抗蚜材料上产生的有翅蚜要显著多于感蚜材料。通过对比不同世代的蚜虫生理参数发现抗蚜材料对蚜虫下世代的影响存在加重现象。【结论】小麦抗蚜品种对麦长管蚜不仅具有明显的趋避作用和抗生作用,而且其抗生性在蚜虫世代间可能存在累加效应。

UV-B胁迫小麦上麦长管蚜的生命表参数和取食行为

【目的】为明确UV-B胁迫小麦对麦长管蚜Sitobion avenae(Fabricius)种群生命表参数和取食行为的影响。【方法】采用特定年龄生命表方法和刺探电位图谱(EPG)技术,研究了不同强度UV-B胁迫处理小麦对麦长管蚜生命表参数和取食行为的影响。【结果】生命表结果表明,取食高强度(0.75mW/cm2)UV-B辐射小麦后,麦长管蚜种群内禀增长率rm、净增殖率R0、繁殖力F下降,平均世代周期T缩短,且差异显著(P<0.05);取食低强度(0.2mW/cm2)UV-B辐射小麦后,麦长管蚜种群生命表参数与对照组(正常光照处理小麦饲喂的蚜虫种群)无显著差异(P>0.05)。刺探电位图谱结果显示,高强度UV-B处理组np波(即非取食)数量显著增加,pd波(刺探波)首次出现的时间延迟,表明紫外处理小麦干扰了蚜虫的在叶表面的正常刺探活动,延长了搜索和刺探时间;C波持续时间显著延长,反映取食难度加大,有效取食时间缩短,从而影响种群生命表参数;而低强度UV-B处理组小麦对蚜虫取食行为影响与对照组差异不显著,但pd波首次出现时间显著延长。【结论】高强度UV-B胁迫小麦会严重影响麦长管蚜的生长发育、繁殖与取食行为。

3个新引进小麦品种对麦长管蚜抗性的初步研究

以小偃-22和Amigo(美国)为对照对麦长管蚜在3个新引进小麦品种Astron、Batis和Xanthos(德国)上的抗蚜性进行了测定。在室内控制条件下,麦长管蚜在5个品种上的发育历期(DD)、体重差(dW)、相对日均体重增长率(MRGR)和生殖力(F)的测定结果表明,Astron、Xanthos与Amigo、小偃-22的抗性水平相当,均优于Batis;在大田自然条件下,通过对不同品种在不同生育期的感蚜指数以及感蚜量动态曲线的监测分析表明,Astron、Xanthos在我国的抗蚜水平与抗性品种Amigo的抗蚜性水平相当,优于Batis和小偃-22。可初步说明Astron、Xanthos在我国也具有较好的抗蚜性,可作为我国抗蚜育种材料。

禾谷缢管蚜和麦长管蚜玻璃管药膜法敏感毒力基线的建立

【目的】建立禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi（Linnaeus）和麦长管蚜Sitobionavenae（Fabricius）对常用杀虫剂的相对敏感基线。【方法】从田间采集麦蚜在实验室内饲养30代以上，利用玻璃管药膜法测定其对杀虫剂的敏感度，每条毒力基线为2次以上独立测定数据合并后的计算结果。【结果】用玻璃管药膜法建立了包括新烟碱类、吡啶类、氨基甲酸酯类、有机磷类和拟除虫菊酯类共22个药剂品种对禾谷缢管蚜和麦长管蚜3h的敏感毒力基线。禾符缢管蚜对新烟碱类药剂吡虫啉和啶虫脒的LC50值分别为0．02和0．007μg／cm^2；对吡啶类药剂吡蚜酮的LC50值为0．124μg／cm^2；对氨基甲酸酯类药剂丁硫克百威、硫双灭多威、灭多威、抗蚜威、西维因的LC50值为0．0026～0．70μg／cm^2；对有机磷类药剂三唑磷、丙溴磷、氧乐果、乐果、马拉硫磷、辛硫磷、敌敌畏、毒死蜱的LC50值为0．005～0．065μg／cm^2；对拟除虫菊酯类药剂三氟氯氰菊酯、高效氯氰菊酯、溴氰菊酯、联苯菊酯、氰戊菊酯、氯氰菊酯的LC50值为0．033～0．240μg／cm^2。麦长管蚜对新烟碱类药剂吡虫啉和啶虫脒的LC50值分别为0．15和0．12μg／cm^2；对吡啶类药剂吡蚜酬的LC50值为0．41μg／cm^2；对氨基甲酸酯类药剂丁硫克百威、硫双灭多威、灭多威、抗蚜威、西维因的LC50值为0．005～0．76μg／cm^2；对有机磷类药剂三唑磷、丙溴磷、氧乐果、乐果、马拉硫磷、辛硫磷、敌敌畏、毒死蜱的LC50值为0．018～0．36μg／cm^2；对拟除虫菊酯类药剂-二氟氯氰菊酯、高效氯氰菊酯、溴氰菊酯、联苯菊酯、氰戊菊酯、氯氰菊酯的LC50值为0．20～2．94μg／cm^2【结论】建立的两种麦蚜对22种杀虫药剂的相对敏感基线，包括当前所有可能用于防治麦蚜的药剂，可以用于以后麦蚜抗药性监测或其他相关研究的参照；禾谷缢管蚜对药剂的敏感度高于麦长管蚜。

丁布的分离、纯化和结构鉴定及其对麦长管蚜生长、发育的影响

从玉米苗中分离、纯化得到丁布 ,利用纸层析、紫外分光光度扫描和核磁共振1HNMR等技术对其作结构鉴定 ,结果与文献报道基本一致 ,且纯度在 96 .7%以上 .以纯化的丁布为标样 ,用HPLC方法分析了不同抗性级别的小麦品种中丁布的含量 ,结果表明 :品种之间丁布的含量差异显著 ,丁布的浓度与小麦的抗蚜级别呈显著负相关 ,与麦长管蚜的内禀增长率rm亦呈显著负相关 .借助麦长管蚜全纯人工饲料研究表明 ,丁布对麦长管蚜有明显的拒食性作用 .图 3表 2参

小麦种质资源对麦长管蚜抗性的鉴定

1999～2002年先后引进国内外小麦种质资源468份,在山西省小麦主产区临汾市设立试验点,对其进行了抗麦长管蚜特性鉴定。鉴定结果表明,引进的小麦种质资源中不同品种(系)对麦长管蚜抗性有明显差异,其中表现高抗的有11个,表现中抗的有63个,可作为抗蚜材料为育种利用。

春小麦品种对麦长管蚜生长发育和繁殖的影响

在室内25℃条件下研究了7种不同抗性的春小麦品种(系)对麦长管蚜生长发育和繁殖的影响.结果表明,不同抗性品种(系)对麦长管蚜若蚜发育历期、存活率、成蚜寿命和生殖力有显著的影响,麦长管蚜在抗性强的品种上成蚜寿命短、产仔量少;以内禀增长率作为测定抗生性的指标,供试小麦品种(系)对麦长管蚜抗生性的大小依次为辽春10号>02C-MB>新春6号>巴丰1号>永良4号>内麦19>蒙花1号,与田间抗性鉴定结果基本相同.

天敌对麦长管蚜和麦二叉蚜种群数量影响程度的分析

通过对１９９３～１９９６年两种麦蚜种群数量及其天敌数量的系统调查，并采用灰色关联分析法，研究各种天敌对两种麦蚜种群数量的影响程度，得出对麦长管蚜种群数量影响最大的是龟纹瓢虫、蚜茧蜂和食蚜蝇；对麦二叉蚜种群数量影响最大的是草间小黑蛛，其次是龟纹瓢虫．