在北京和河北局部地区Q型烟粉虱取代了B型烟粉虱

利用烟粉虱[Bemisia tabaci(Gennadius)]B生物型和Q生物型mtDNA COⅠ基因片段的特异性引物及烟粉虱mtDNA COⅠ基因片段通用引物,对2009年采自北京市海淀区、昌平区和河北廊坊市的蔬菜所3个基地的烟粉虱种群的生物型进行了鉴定,同时以本实验室在温室内长期饲养的B型烟粉虱种群作为对照。结果表明,2009年在3个地区所采集的烟粉虱全部为Q型,而在2004年这3个基地发生为害的烟粉虱全部为B型,表明Q型烟粉虱已经取代了B型烟粉虱在这些地区发生为害。

昆虫共生细菌Rickettsia的研究进展

Rickettsia是传播和引起人类与其他脊椎动物疾病的胞内共生菌。引起脊椎动物疾病的这些Rickettsia,其部分生活史是在节肢动物体内完成的;而另外许多Rickettsia,其整个生活史都是在宿主节肢动物体内完成。为了叙述方便,把前者称为脊椎动物Rickettsia,后者称为节肢动物Rickettsia。过去的研究主要集中在医学上具有重大意义的脊椎动物Rickettsia,而关于节肢动物Rickettsia的生物学特性等研究则相对较少。近年来,研究者们加大了对昆虫Rickettsia的研究,发现昆虫Rickettsia广泛分布于昆虫中,且有两种存在形式。其可以通过垂直卵传的方式在世代间传递,也可以通过寄生蜂和寄主植物达到在昆虫之间传播的目的。昆虫Rickettsia可通过诱导孤雌生殖、诱导杀雄等方式影响宿主的生殖行为。其对不同宿主昆虫可产生对宿主有利或有害的作用;可增强宿主昆虫抵御高温和寄生蜂的能力,与宿主昆虫对药剂的敏感性相关。最后,昆虫Rickettsia具有一个简化的基因组,且存在进一步减小的可能性。

Q型烟粉虱在中国的入侵生态过程及机制

外来种的入侵生态过程及机制是入侵生物学重要的研究内容,相关领域的案例分析对入侵生物学学科构建具有重要的理论意义,对于入侵生物的防控具有重要的实践价值。但迄今中国对外来种的入侵生态过程及机制案例分析较少。而近10年来中国学者对重大入侵昆虫Q型烟粉虱Bemisia tabaci的研究为这方面的分析提供了可能。基于上述因素,本文以Q型烟粉虱为例,追溯了Q型烟粉虱成功入侵中国的生态过程,总结了该昆虫成功入侵的生态过程特征,从种群遗传结构、生态因子及人类活动等方面解析了该虫成功入侵的机制,展望了Q型烟粉虱入侵生物学未来的研究方向。我们认为,Q型在中国的入侵生态过程具有传入隐蔽、扩散快速、危害严重等特点;Q型烟粉虱成功入侵中国涉及Q型烟粉虱种群遗传学基础、生态因子及人类活动等多种因素,其中杀虫剂在中国的大量使用对Q型取代B型的驱动作用可能是Q型烟粉虱在中国成功入侵的重要因素。

外来种隐蔽入侵：类型及影响

隐蔽入侵(cryptic invasion)是指在形态上与土著种(或早期建群种)不能或难以区分的外来种在人们未觉察的状态下成功入侵的过程。人们对这类入侵方式往往视而不觉。本文综述了外来种隐蔽入侵的类型以及生态影响。隐蔽入侵的类型主要包括外来姊妹种形式的隐蔽入侵、不同遗传支系的隐蔽入侵、不同地理种群的隐蔽入侵以及"返传入"。其中,"返传入"目前还是一种假说。由于这类入侵外来种更容易与土著种(或早期建群种)杂交或基因渗透,因而可对入侵种自身或土著种产生深远的生态影响。鉴于隐蔽入侵现象的广泛性,建议进一步加强该方面的研究。

不同寄主种群B型烟粉虱体内营养和成虫体长差异比较

[目的]探讨以黄瓜、番茄、棉花及甘蓝4种不同植物为寄主对B型烟粉虱体内主要营养物质及成虫体长的影响。[方法]以长期隔离饲养的4个B型烟粉虱寄主种群为材料,测定不同寄主种群身体含水量、总糖、总脂、总蛋白及成虫体长,比较不同种群上述各项指标的差异。[结果]4个不同寄主种群B型烟粉虱体内总糖和总脂肪含量存在显著差异,而含水量和总蛋白含量差异不显著。总糖含量以棉花种群最高,占干重的9.62%;而黄瓜种群总糖含量最低,占干重的6.15%。总脂肪含量以棉花种群最高,占干重的49.57%;而番茄种群仅占干重的34.96%,含量最低。不同寄主植物对B型烟粉虱成虫的体长影响显著。雌成虫体长变化表现为:黄瓜种群>番茄种群>棉花种群>甘蓝种群;而雄虫体长变化为:黄瓜种群>棉花种群>甘蓝种群>番茄种群。[结论]不同寄主植物对B型烟粉虱体内总糖、总脂含量及成虫体长有明显影响。

番茄黄化曲叶病毒对B型和Q型烟粉虱雌虫体长及卵大小的影响

本试验比较了携带番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl virus,TYLCV)与未携带TYLCV的B型和Q型烟粉虱的雌虫体长以及其在健康番茄苗上所产卵的长度和宽度,以探讨B型和Q型烟粉虱对TYLCV的适应性差异,进而探讨TYLCV在B型和Q型烟粉虱竞争取代过程中的作用。结果表明:带毒的B型和Q型烟粉虱雌虫体长与无毒的B型和Q型烟粉虱均无显著差异;带毒B型烟粉虱所产卵的长度和宽度分别显著大于无毒B型烟粉虱,而带毒Q型烟粉虱所产卵的长度和宽度分别显著小于无毒Q型烟粉虱。TYLCV对B型和Q型烟粉虱的雌虫体长无显著影响,而对所产卵的大小有显著影响。

我国马铃薯害虫防控现状与展望

马铃薯是我国主要粮食作物之一,也是粮菜兼用的重要经济作物,在种植业结构调整、保障粮食安全和推进乡村振兴中发挥极其重要的作用。马铃薯害虫是我国马铃薯产业可持续健康发展的严重威胁,本文以马铃薯甲虫、茄二十八星瓢虫、马铃薯块茎蛾、蛴螬、蚜虫等我国马铃薯常发性重大害虫为对象,简要概述了这几类害虫的防控现状,并就马铃薯害虫综合治理未来应重点关注领域进行了讨论。

RNAi介导的HvIAP1基因沉默对茄二十八星瓢虫存活和发育的影响

RNAi抗虫技术,是一种新型绿色环保的害虫防控方法,具有广阔的应用前景。茄二十八星瓢虫Henosepilachna vigintioctopunctata是茄科植物上的重要害虫,对作物生产造成了严重的经济损失。本研究用饲喂法RNAi探究了沉默凋亡抑制蛋白1(inhibitor of apoptosis protein 1,IAP1)表达对茄二十八星瓢虫生长发育的影响。结果显示,HvIAP1在茄二十八星瓢虫的每个发育阶段均表达,1龄幼虫和3龄幼虫的表达量最高,成虫的表达量最低。取食200 ng/μL ds HvIAP1浸泡处理的叶片2 d后,可导致92%的茄二十八星瓢虫1龄幼虫死亡,同时在取食ds HvIAP124 h后,HvIAP1基因的表达量下降了2.40倍;另外,单头取食200 ng的ds HvIAP1可导致70%的4龄幼虫死亡,同时在取食48 h后,HvIAP1基因的表达量下降了2.58倍。并且RNAi处理后1龄幼虫和4龄幼虫大部分个体在48 h内出现急性取食障碍现象,基本不取食直至死亡。上述结果表明,HvIAP1基因在茄二十八星瓢虫的生长发育过程中起重要作用,当该基因表达受阻,会直接影响茄二十八星瓢虫的取食、抑制其生长发育而死亡。这一研究表明HvIAP1基因可作为潜在的防治茄二十八星瓢虫的RNAi靶标基因。

基于种特异性线粒体细胞色素氧化酶Ⅰ引物快速鉴定茄二十八星瓢虫和马铃薯瓢虫

【目的】茄二十八星瓢虫Henosepilachna vigintioctopunctata和马铃薯瓢虫Henosepilachna vigintioctomaculata都是茄科作物上的重要害虫,对茄科作物造成极大的经济损失。这2种瓢虫由于外形非常相似,无法通过体表特征区分,因此很有必要开发一种准确且快速的区分方法。【方法】基于这2种瓢虫线粒体细胞色素氧化酶I(Mitochondrial cytochrome oxidase I,mtCOI)的物种特异性,利用种特异性(Species-specific,SS)PCR引物建立了一种分子鉴定技术,即以茄二十八星瓢虫和马铃薯瓢虫之间的mtCOI基因序列变异为基础,设计了2对SS-mtCOI引物Hvp和Hvm。【结果】用这2对引物进行PCR扩增,均出现物种特异性扩增现象。在不同的DNA质量浓度下对该SS-mtCOI引物进行敏感性检测,结果表明,Hvp引物在茄二十八星瓢虫DNA质量浓度为3.13 mg/L时仍可检测到扩增条带,Hvm引物在马铃薯瓢虫DNA浓度为2.43 mg/L时仍能检测到扩增条带。此外,Hvp和Hvm引物也能准确鉴定马铃薯瓢虫和茄二十八星瓢虫的卵和1龄幼虫,从6个不同省份采集的田间种群也能通过Hvp引物准确鉴定。【结论】这2对SS-mtCOI引物能快速、准确、灵敏地鉴别茄二十八星瓢虫和马铃薯瓢虫。

RNAi介导的HvCDA1基因沉默影响茄二十八星瓢虫存活和发育

【目的】茄二十八星瓢虫Henosepilachna vigintioctopunctata是茄科(Solanaceae)植物上的重要害虫。昆虫体内几丁质脱乙酰酶1(chitin deacetylase 1,CDA1)催化N-乙酰氨基-D-葡萄糖胺脱去乙酰基,促使几丁质转化为壳聚糖,控制昆虫体内几丁质纤维有序堆积,并维持角质层结构的完整性。抑制虫体中CDA1基因的表达会抑制壳聚糖的合成,影响昆虫表皮结构的形成,使昆虫不能正常发育而亡。【方法】利用RT-qPCR方法测定HvCDA 1基因在茄二十八星瓢虫不同发育阶段(卵、1-4龄幼虫和预蛹)和4龄幼虫不同组织(表皮、脂肪体、中肠和马氏管)中的表达模式。通过饲喂茄二十八星瓢虫1龄幼虫不同浓度ds HvCDA1溶液浸泡处理1 min的茄子叶片后及直接饲喂4龄幼虫不同浓度ds HvCDA1溶液,探究沉默茄二十八星瓢虫HvCDA1基因对其幼虫存活和发育以及HvCDA1基因表达量的影响。【结果】发育表达谱结果表明,HvCDA1在茄二十八星瓢虫的各发育阶段均有表达,但在1龄末和2龄末幼虫中的表达量最高。组织表达谱结果显示,在茄二十八星瓢虫4龄幼虫的表皮中HvCDA1基因的表达量显著的高于其他组织中的。1龄幼虫取食50 ng/μL ds HvCDA1溶液浸泡处理的茄子叶片后,幼虫蜕皮后其枝刺不能直立,角质层不能正常形成,且出现取食障碍直至死亡;饲喂50,200和400 ng/μL ds HvCDA1溶液浸泡处理的茄子叶片后48 h时,死亡率分别高达84%,94%和100%。与对照组(饲喂ds GFP溶液浸泡处理的茄子叶片)相比,饲喂1龄幼虫50 ng/μL ds HvCDA 1溶液浸泡处理的茄子叶片后48和96 h时,其HvCDA1基因的表达量分别下降了38.63%和79.00%。另外,4龄幼虫单头饲喂50,200和400 ng ds HvCDA1溶液,可分别导致29%,40%和66%的幼虫化蛹后呈畸形且不能正常羽化。与对照组(饲喂200 ng/头ds GFP溶液)相比,饲喂4龄幼虫200 ng/头ds HvCDA1溶液后48和96 h时,其HvCDA1基因的表达量分别下降了52.99%和70.09%。【结论】上述结果表明,HvCDA1基因在茄二十八星瓢虫的存活和发育中起重要作用。当该基因表达受阻,会负面影响茄二十八星瓢虫的蜕皮、化蛹以及羽化,最终死亡。本研究结果表明HvCDA1可作为1个潜在的防治二十八星瓢虫的RNAi靶标基因。

马铃薯瓢虫与茄二十八星瓢虫SCAR标记的建立及应用

为了探索快速鉴定马铃薯瓢虫Henosepilachna vigintioctomaculata(Motschulsky)和茄二十八星瓢虫Henosepilachna vigintioctopunctata(Fabricius)的分子生物学方法,本研究在随机扩增多态性DNA(random amplified polymorphic DNA,RAPD)的基础上,分别设计了可以鉴别两个物种的序列特征扩增区域(sequence characterized amplified regions,SCAR)标记。从随机合成的60条引物中筛选出来2条特异性引物(分别为OPI-6和OPJ-15),引物OPI-6在马铃薯瓢虫中扩增出约750 bp的特异性条带,引物OPJ-15在茄二十八星中扩增出约750 bp的特异性条带,根据测序结果设计了两对SCAR引物对筛选结果进行验证,发现根据OPI-6的测序结果所设计的SCAR引物(OPI-6 test)仅能在马铃薯瓢虫中扩增出645 bp的条带,而根据OPJ-15的测序结果所设计的SCAR引物(OPJ-15 test)仅能在茄二十八星瓢虫中扩增出436 bp的条带。这两对SCAR引物能够准确、稳定且快速地区分马铃薯瓢虫与茄二十八星瓢虫,对这两种害虫的精准防控具有重要意义。

RNAi沉默HvFTZ-F1对茄二十八星瓢虫幼虫存活及发育的影响

茄二十八星瓢虫Henosepilachna vigintioctopunctata是茄科植物上的一种重要害虫,对我国的作物生产造成了严重的经济损失。RNAi(RNAinteference)被认为是防控这种害虫的一种新策略。FTZ-F1是昆虫生长发育过程中重要的调控基因。本研究通过饲喂茄二十八星瓢虫1龄幼虫5 ng/μL ds Hv FTZ-F1处理过的茄子叶片,发现幼虫中Hv FTZ-F1表达水平显著降低了63.69%,抑制1龄幼虫蜕皮进入2龄,致死率高达65.00%。同时,沉默HvFTZ-F1使得20E相关基因(Hv DIB、Hv SPOOK、Hv SHADOW、Hv SHADE、HvE75)表达水平分别降低了85.36%、66.32%、52.74%、31.12%和20.76%;色素沉积相关基因(Hv DDC、Hv TH、Hvebony)表达水平分别降低了88.74%、91.97%、86.15%;20E滴度和多巴胺滴度分别降低了15.97%和21.38%。综上,Hv FTZ-F1在茄二十八星瓢虫的存活和生长发育中起重要作用。Hv FTZ-F1可作为一种高效靶标基因用于开发基于RNAi技术的RNA生物农药,用于茄二十八星瓢虫的生物防治。

饲喂法RNAi介导的HvCHS1基因沉默抑制茄二十八星瓢虫的存活和发育

几丁质的合成与降解之间的平衡关系影响着昆虫的生长发育,而几丁质合成酶1(chitin synthase 1,CHS1)是昆虫几丁质合成过程中的关键酶之一。本研究旨在使用饲喂法RNAi(RNAinterference)探究CHS1对茄二十八星瓢虫Henosepilachnavigintioctopunctata存活和发育的影响。基于从茄二十八星瓢虫基因组数据中获得的Hv CHS1序列,通过生物信息学方法分析其理化性质及与其他昆虫之间的同源性;运用RT-qPCR技术分析该基因的时空表达特性;通过饲喂体外合成和菌液表达的dsRNAs对茄二十八星瓢虫进行RNAi,统计死亡率、化蛹率,并通过苏木精-伊红(H&E)染色观察Hv CHS1基因干扰后的表皮变化。Hv CHS1的开放阅读框为4680 bp,编码1559个氨基酸残基,相对分子质量为177.5 kDa。Hv CHS1在表皮中的表达水平高于其他组织。此外,通过摄食体外合成的ds Hv CHS1导致茄二十八星瓢虫存活率和化蛹率显著下降,存在明显的剂量依赖效应,摄食50 ng/μL、250 ng/μL和500 ng/μL ds HvCHS1的1龄幼虫死亡率分别为42.00%、82.00%和94.00%,摄食50 ng/μL、100 ng/μL和200 ng/μL ds Hv CHS1的4龄幼虫化蛹率分别为17.04%、34.07%和68.52%。而摄食菌液表达的ds Hv CHS1对1龄和3龄幼虫的致死率分别为64.00%和60.00%,但对成虫的存活率无影响。最后,H&E染色显示,摄取ds Hv CHS1可抑制幼虫腹部新的角质层形成。本研究表明,HvCHS1参与幼虫蜕皮过程中新角质层的形成,可作为一个潜在的RNAi靶标基因,用于茄二十八星瓢虫的生物防治。

三种抗生素对B型和Q型烟粉虱内共生菌的去除效果比较研究

利用烟粉虱Bemisia tabaci(Gennadius)内共生菌特异性引物,研究了内共生菌在B、Q型烟粉虱种群中的分布和感染率,同时评价了3种不同的抗生素利福平、氨苄青霉素和硫酸卡那霉素分别在3种不同的浓度下(100.0、50.0及25.0μg/mL)对烟粉虱内共生菌的去除效果。结果表明:B、Q型烟粉虱原生内共生细菌Portiera的带菌率均为100.0%;B、Q型烟粉虱次生内共生菌Hamiltonella的带菌率分别为91.7%和100.0%;B型烟粉虱次生内共生菌Rickettsia的带菌率为87.5%,Q型为0;其它次生内共生菌在B、Q型烟粉虱中均未检测到。利福平、氨苄青霉素和硫酸卡那霉素在3种不同的浓度下均不能去除B、Q型烟粉虱Portiera;利福平、氨苄青霉素在3种不同的浓度下均能完全去除B型烟粉虱Rickettsia,硫酸卡那霉素在不同浓度下去除Rickettsia的效果不同;3种抗生素去除Hamiltonella的能力受抗生素种类以及浓度的影响。同一抗生素在不同浓度下去除Hamiltonella的效果均是100.0μg/mL>50.0μg/mL>25.0μg/mL;不同浓度的抗生素去除Hamiltonella的效果均是利福平>氨苄青霉素>硫酸卡那霉素,各浓度与各抗生素之间的去除Hamiltonella的效果均具有显著性差异。

中国部分农区作物上本地烟粉虱隐种的鉴定

烟粉虱Bemisia tabaci是一个至少包括36个不同隐种的物种复合体,为明确中国本地烟粉虱隐种的分布,采用线粒体COI基因(mt COI)分子标记法对2011—2012年在中国27个省(市)61个烟粉虱种群中获得的45个非B/Q隐种烟粉虱个体进行了隐种鉴定和分析,并利用邻接法基于mt COI序列构建了本地烟粉虱隐种的系统发育树。结果显示:45个非B/Q隐种烟粉虱对应的45条线粒体COI序列中共有10个单倍型,所有单倍型分别属于烟粉虱Asia II 2、Asia II 6、Asia II 7、Asia I与China1隐种,均为我国本地隐种。其中,在安徽省发现烟粉虱Asia II 2和China1隐种,在福建省发现Asia II 6和China1隐种,在海南省发现Asia II和Asia I隐种,在广东省发现Asia II 7隐种,在江西省发现China1隐种。表明中国部分农区作物上仍然存在少量的本地烟粉虱。