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。

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。

麦长管蚜胁迫下不同小麦品种冠层光谱特征及其预测模型

[目的]构建不同小麦品种基于冠层光谱参数的麦长管蚜百株蚜量预测模型。[方法]采用便携式野外光谱仪测定不同百株蚜量下3个小麦品种‘1376’‘Amigo’和‘小偃-22’的冠层高光谱反射率,并对冠层反射率与百株蚜量进行了相关和回归分析。[结果]在400～900nm波段内,随着百株蚜量的增加,3个小麦品种冠层光波反射率下降,且部分波段内达到极显著水平（P〈0.01）;选择可见光波段的405nm、近红外波段的835nm作为3个小麦品种共有的特征波长点,构建出的3个小麦品种的百株蚜量预测模型的显著性均达到极显著水平（P〈0.01）,且3个小麦品种405nm波长点模型均优于835nm波长点。[结论]利用高光谱信息同时预测不同小麦品种麦长管蚜百株蚜量是完全可行的。

胞内共生菌对麦二叉蚜生长发育和繁殖的影响

为了探求胞内共生菌对麦二叉蚜[Schizaphis graminum(Rondani)]生长发育和繁殖的影响,用利福平处理得到脱共生麦二叉蚜,在不同品种(系)小麦苗上单头饲养,研究了共生和脱共生麦二叉蚜的生长发育和繁殖生物学参数。结果表明:(1)在中抗小麦品系35Q10上,共生麦二叉蚜的若虫发育历期、平均世代时间和寿命显著短于脱共生麦二叉蚜。而成虫发育历期显著长于脱共生麦二叉蚜;在高抗小麦品系35Q9上,共生麦二叉蚜的若虫发育历期、平均世代时间显著短于脱共生麦二叉蚜,而成虫发育历期、寿命显著长于脱共生麦二叉蚜;在小偃22小麦品种上,共生麦二叉蚜的若虫发育历期、成虫发育历期、平均世代时间与脱共生麦二叉蚜均无显著差异,而共生麦二叉蚜的寿命显著长于脱共生麦二叉蚜。(2)在3个小麦品种(系)上,共生麦二叉蚜内禀增长率、周缘增长率、净繁殖率、粗繁殖率均显著高于脱共生麦二叉蚜,且在中抗小麦品系35Q10上变化最大。(3)在3个小麦品种(系)上,共生麦二叉蚜的日均繁殖率及日繁殖总数曲线峰值均比脱共生麦二叉蚜出现的早,且峰值高度均比脱共生麦二叉蚜高。由此认为,胞内共生菌对麦二叉蚜的生长发育和繁殖均具有促进作用,且取食小麦品种(系)不同,促进作用程度不同。

共生菌对麦长管蚜生长发育和繁殖的影响

为了明确共生菌对麦长管蚜生长发育和繁殖的影响,用利福平处理得到脱共生麦长管蚜,在15,18,21,24和27℃条件下,对脱共生及共生麦长管蚜的生长发育和繁殖情况进行了观察和统计分析。结果表明,脱共生麦长管蚜质量极显著低于共生麦长管蚜;在不同温度下,共生麦长管蚜与脱共生麦长管蚜都表现为,随温度的升高全若虫期的发育历期缩短,但在同一温度下,脱共生麦长管蚜的发育历期极显著高于共生麦长管蚜;脱共生麦长管蚜全若虫期的有效积温高于共生麦长管蚜,而发育起点温度低于共生麦长管蚜;脱共生麦长管蚜和共生麦长管蚜均在21℃时达到最大生殖力;在同一温度下,脱共生麦长管蚜的平均世代周期均大于共生麦长管蚜,净增值率、内禀增长率均远远低于共生麦长管蚜。据此认为,共生菌对麦长管蚜的生长发育和繁殖均有重要影响。

麦长管蚜脱巴克纳氏共生菌的分子验证

蚜虫脱共生效果的鉴定对蚜虫-巴克纳氏菌共生体系的研究至关重要。采用光学显微镜观察及特异性PCR扩增技术,对麦长管蚜(Sitobion aoenae)脱巴克纳氏共生菌的效果进行了研究。结果表明:用利福平处理5d和10d后的麦长管蚜,PCR检测发现有巴克纳氏菌(Buchnera)特异性扩增条带,说明共生菌仍然存在;在利福平处理15d后,PCR检测没有发现特异性扩增条带,说明麦长管蚜胞内共生细菌的核酸已经被降解;光学显微镜观察与PCR检测结果相一致。

华北大黑鳃金龟引诱剂生物测定初探

对华北大黑鳃金龟引诱剂的候选化合物进行室内生物测定,得到如下结果:用设有平行对照小容器装置对候选化合物进行生物测定,在供试的16种化合物中,有5种化合物表现出激活活性,其中最明显的是甘氨酸甲酯和脯氨酸甲酯;用风洞试验装置测得候选化合物中有4种化合物表现出趋向活性,其中最明显的亦是甘氨酸甲酯和脯氨酸甲酯。表明甘氨酸甲酯和脯氨酸甲酯是华北大黑鳃金龟性引诱剂主要成份。

昆虫行为学的研究与展望

论述了昆虫行为学不同分支学科的发展概况和研究现状,主要包括昆虫取食行为、昆虫生殖行 为、昆虫通讯行为、昆虫防御行为。并对昆虫行为学的发展方向进行了展望。

《昆虫研究技术》课程开放性实验教学改革实践

随着教育改革的深入,重视实验教学,探讨培养学生创新能力的实验教学模式是实验教学改革的一项重要而迫切的任务。将开放性实验应用于植物保护专业《昆虫研究技术》的实验教学中,能够充分发挥学生的主观能动性及学习的积极性,培养了学生独立思考问题及解决问题的能力,使学生的综合素质得到较大的提高。

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。

禾谷缢管蚜在三个小麦品种上取食行为的EPG比较

应用刺探电位图谱(EPG)技术对禾谷缢管蚜Rhopalosiphumpadi在不同小麦品种(Ww2730、小偃22和Batis)苗期的取食行为进行了比较研究。结果表明:在小偃22上蚜虫开始取食的第1次刺探时间最晚,且持续时间最短;在Ww2730上取食受到机械阻力的个体最多,且出现F波的几率和持续时间最长;两品种上蚜虫在木质部主动摄取汁液(G波)花费的时间最长。在Batis上,蚜虫口针第1次到达韧皮部时需要分泌较多水溶性唾液(E1波),但随后只需分泌较少的水溶性唾液就可以成功取食,而且被动吸食韧皮部汁液的时间(E2波)最长。蚜虫口针在到达小偃22韧皮部取食之前,出现多次的口针试探、回撤,并且多次、多量分泌水溶性唾液(E1波);虽然蚜虫在小偃22上口针最先到达韧皮部,但被动吸食韧皮部汁液的时间(E2波)最短。由此得出结论:小偃22表皮部、韧皮部存在阻碍禾谷缢管蚜取食的物理和生化因素;禾谷缢管蚜在Ww2730取食遇到更多的是细胞间机械阻力;Batis是较感蚜的品种。

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。

连续多代UV-B照射对麦长管蚜保护酶活性的影响

【目的】为探明中波紫外线(UV-B)连续多代处理对麦长管蚜Sitobion avenae(Fabricius)的作用机制,发现在UV-B环境压力下害虫进化动力。【方法】用强度为0.25 W/m2的UV-B对每代麦长管蚜进行6 h照射,以处理后成蚜当天产的仔蚜为继代饲养材料,连续饲养18代,提取第1,4,8,12,15和18代的对照组和处理组无翅孤雌成蚜的保护酶液,利用分光光度计测定其超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)3种保护酶活性。【结果】不同世代的对照组间3种保护酶活性均无差异(P>0.05),处理组间有显著差异(P<0.05)。随着UV-B胁迫世代增加,SOD活性呈先升高后下降的趋势,活性高峰出现在第15代。POD活性呈下降趋势,处理组活性均高于对照组,且在第1和4代处理组与对照组间差异极显著(P<0.01)。CAT活性先下降后升高,在第8,12和15代处理组与对照组间无显著差异(P>0.05),而至第18代处理组与对照组间差异又恢复为极显著(P<0.01)。【结论】麦长管蚜受到短期UV-B胁迫时,其体内SOD,POD和CAT 3种保护酶活性均升高,以抵御UV-B胁迫引起的自由基伤害;而经过到长期UV-B胁迫后,主要依靠SOD和CAT 2种保护酶清除活性氧自由基。

XZ系列杂种小麦对麦长管蚜抗性机制的研究

对 XZ系列杂种小麦及其亲本分别进行了抗生性、耐害性和不选择性测定。在控制条件下 ,蚜虫生殖生命表测定结果表明 ,XZ13母本的抗生性比对照品种弱 ;杂种小麦的抗生性低于其父母本 ,表明杂种小麦在抗生性上无明显的杂种优势 ;控制条件下的试验结果具有较高的可信度。耐害性测定结果表明 ,无蚜害处理、有蚜害处理与未处理三者间差异显著 ;杂种小麦 XZ1的耐害性明显大于 XZ13,两者也明显大于其他品种。选择性试验结果表明 ,蚜虫对杂种小麦具有极强的喜好性 ,选择性极强 ;杂种小麦对蚜虫的抗生性虽较弱 ,但耐害性极强 ,从而以强耐害性获得高产。若在育种中加强抗生性指标和不选择性指标的选择 ,杂种小麦的产量可能还会上一个台阶。

麦蚜取食行为特殊刺探电位波形图(EPG)研究初报

研究了麦长管蚜(Sitobionavenae.Fab.)、禾谷缢管蚜(RhopalosiphumPadi)在不同小麦上的刺探行为,发现了一些特殊的刺探电位波形(EPG),即点G波,E0波和两种F波,并就其可能的生物学意义进行了探讨。初步认为,点G波是蚜虫在刺探途径阶段(C波阶段)的试探性主动吸食过程;E0波是蚜虫口针即将到达韧皮部时短暂的判断、休息和适应过程;一种F波是蚜虫在木质部主动吸食受阻的一种过渡波;另一种F波与蚜虫口针在植物组织中遇阻后的重复回撤与刺探行为有关。结果表明,EPG波形不仅有其稳定性,同时也有其多样性。

不同强度与持续时间UV-B辐射对麦长管蚜生长发育和繁殖的影响

【目的】探明高强度和低强度紫外辐射不同持续时间处理对麦长管蚜Sitobion avenae(Fabricius)生长发育和繁殖的影响,以及强度与持续时间之间的交互作用。【方法】不同强度(0.20 m W/cm2,0.75 m W/cm2)、不同持续时间(3 h,9 h和15 h)的UV-B处理后,采用编制特定年龄生命表和测量麦长管蚜体重方法,统计相对日均体重增长率(mean relative growth rate,MRGR)、生命表种群参数、繁殖参数以及存活率和繁殖率的变化。【结果】生命表数据表明,在同一辐射持续时间下,麦长管蚜种群内禀增长率rm、净增殖率R0、繁殖力F随紫外强度增加而显著(P<0.05)下降,短时间内死亡率升高,繁殖率降低;在同一紫外强度下,麦长管蚜的rm,R0和F也随处理时间延长而显著降低,存活率下降最快时期提前,繁殖率降低;紫外强度和持续时间两因素的影响具有极显著(P<0.01)的交互作用,但在短时间(3 h)、低强度(0.20 m W/cm2)的处理中,麦蚜的rm,R0和F却高于无紫外辐射组(对照)。MRGR数据表明,高强度(0.75 m W/cm2)、长时间(15 h)紫外辐射处理下麦长管蚜MRGR显著降低,但低强度、相对短时间(3 h和9 h)紫外辐射处理下的MRGR间均无显著性差异。随辐射强度和持续时间增加,发育为成蚜时有翅蚜所占比例增大。【结论】麦长管蚜的生长发育和繁殖受到紫外UV-B胁迫的影响,且随着紫外强度和持续时间的不同而产生相应变化,强度和持续时间影响具有交互效应。

温度对麦长管蚜体色变化的影响

研究了温度对麦长管蚜体色变化的影响及不同温度下麦长管蚜种群数量变动的规律。结果表明:在21(CK)、23、26、29、31℃5个温度处理下,随着温度的升高,红色型麦长管蚜在实验种群中所占比例逐渐升高;绿色型麦长管蚜的种群增长的高峰先缩短后延长,而红色型麦长管蚜的种群增长的高峰逐渐延长;绿色型蚜虫的平均世代时间呈先缩短再延长的趋势,红色型蚜虫的平均世代时间仅仅呈延长的趋势。结论:麦长管蚜体色变化受温度影响,红色型蚜虫为高温诱导所产生的生物型。当温度为25.91℃时(T50=25.91℃),麦长管蚜的后代中有50%的个体是红色型蚜虫。该结论为蚜虫生态遗传与进化提供理论依据。

10个小麦品种(材料)对麦长管蚜的室内苗期抗蚜性

[目的]明确不同小麦品种对麦长管蚜(Sitobion avenae)的室内苗期抗性。[方法]在温室内采用每株小麦接种1头蚜虫的方法,测定了麦长管蚜在来源于3个国家的10个小麦品种上的发育历期(DD)、相对日均体重增长量(MRGR)和成虫日均产仔数(Rm),以此来确定不同小麦品种(材料)的抗蚜性。[结果]应用多元方差分析,多目标综合判别及聚类分析等方法分析表明,麦长管蚜在‘Ww2730’、‘98-10-30’、‘Astron’上的适应性最差,这几个品种对其抗性最好,是可以利用的抗性品种(材料);‘98-10-35’、‘98-10-32’次之;‘Batis’对麦长管蚜的适应性最好,抗性最差;‘186Tm’,‘Xanthus’,‘Amigo’对麦长管蚜适应性较好,与作为对照的‘小偃-22’一样,抗性处在中间水平。[结论]研究结果可以为进一步的抗蚜育种提供依据。

猕猴桃园节肢动物群落重建及主要类群的生态位

为研究猕猴桃节肢动物群落重建过程和主要类群生态位移,调查野生猕猴桃和人工栽植不同树龄(3、9、14a)猕猴桃园节肢动物群落,测定群落特征指标和主要类群的时空生态位。结果表明,群落包含3纲15目74科,约90种。不同猕猴桃园节肢动物群落的主要类群不同,各类群占群落总数的比例差异显著,野生猕猴桃节肢动物群落中各类群分布较均匀,栽植园群落中害虫比例较大。野生猕猴桃和栽植猕猴桃园之间,群落的多样性指数、均匀度和优势度差异均极显著,群落稳定性表现为野生>9a>14a>3a。各类群的时空二维生态位也会随着栽植时间增长发生变化:蜘蛛和蝇类的生态位在不同树龄的猕猴桃园中都保持在较高水平;人工栽植初期,山楂叶螨和叶蝉占据的时空生态位较宽,成为优势类群,小薪甲与山楂叶螨生态位重叠较大,竞争激烈;随后,小薪甲和瘿蚊的时空二维生态位逐渐增大,到14a猕猴桃园中已经取代了山楂叶螨和叶蝉,成为主要害虫。总之,人工干扰的节肢动物群落重建是一个次级演替过程,与自然生态系统群落明显不同。

在Excel表中进行多元方差分析

应用函数编辑器和简单的复制、粘贴功能即可在Excel表中实现较为复杂的多元方差分析,可用到的命令有求和命令“SUM”,计数器命令“COUNT”,求平均值命令“AVERAGE”,对应数据相乘的积的求和命令“SUMPRODUCT”,矩阵相乘命令“MMULT”以及求解矩阵的行列式的值的命令“MDETERM”。并给出了一个在Excel表中进行双因素不等重复处理的多元方差分析和多重比较的例子。