新烟碱类杀虫剂吡虫啉和噻虫嗪的代谢研究进展

对新烟碱类杀虫剂吡虫啉和噻虫嗪的化学结构特点及代谢研究进展进行了综述,重点对其在哺乳动物、植物和昆虫体内的代谢途径及相关的生物代谢酶进行了阐述。吡虫啉和噻虫嗪在环境中可被动物、植物、微生物及昆虫所代谢,与其生物代谢相关的酶主要是微粒体细胞色素P450同工酶和醛氧化酶,其中,P450同工酶可催化吡虫啉和噻虫嗪发生羟基化、去饱和、脱烷基、硝基还原等代谢反应,而醛氧化酶主要催化其硝基部分的还原。吡虫啉和噻虫嗪经过代谢后其生物活性通常有所降低,但也有部分代谢产物的活性反而升高,增加了其对昆虫的毒性以及对非靶标生物的风险。明确吡虫啉和噻虫嗪的代谢途径、代谢产物及其生物活性,对于了解新烟碱类杀虫剂的代谢机理,以及安全有效地使用该类杀虫剂具有重要意义。

茉莉酸甲酯处理对棉铃虫生长和解毒能力的影响

【目的】为明确茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)的不同处理方式对昆虫生长和解毒代谢能力的影响,以及MeJA熏蒸处理昆虫对植物防御和昆虫解毒代谢之间关系的影响。【方法】本文比较了取食MeJA和MeJA熏蒸等两种处理对棉铃虫Helicoverpa armigera 3龄末幼虫生长和解毒代谢酶活性的影响,并系统研究了经MeJA熏蒸处理的棉铃虫3龄末幼虫,再取食经MeJA喷雾处理的棉叶,其中肠解毒酶活性的变化。【结果】取食MeJA和MeJA熏蒸两种不同处理,对棉铃虫幼虫的生长及解毒能力的影响有所不同。取食含2.9μg/g MeJA的人工饲料显著抑制了棉铃虫的生长,同时诱导棉铃虫幼虫P450活性增加了1.92倍,而MeJA熏蒸虽然没有影响棉铃虫幼虫的生长,但MeJA熏蒸处理使棉铃虫幼虫P450活性和羧酸酯酶活性分别增加了2.94倍和1.16倍。经MeJA熏蒸处理后的棉铃虫幼虫,再取食正常的或经MeJA喷雾处理的棉叶,其幼虫P450活性显著增加,其中经MeJA熏蒸处理的棉铃虫,再取食经MeJA喷雾处理的棉叶,其P450酶显示了最高活性。【结论】MeJA熏蒸处理棉铃虫,不仅使棉铃虫中与P450酶相关的解毒能力显著增加,而且增加了棉铃虫对于MeJA所诱导的棉花防御反应的解毒能力。

苹果绵蚜体内共生细菌组成及高温对其多样性的影响

苹果绵蚜是苹果园中的重要害虫,高温不利于其发生为害,为明确苹果绵蚜体内共生细菌的物种组成及共生细菌是否介导高温影响苹果绵蚜适合度,本研究利用Illumina MiSeq测序平台测定苹果绵蚜体内共生细菌的16S rDNA序列,并分析物种组成及高温对共生细菌多样性和相对丰度的影响。通过测序共获得823 258条高质量序列,5 139个OTUs,变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门,γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、拟杆菌纲(Bacteroidia)和α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)为优势菌纲,拟杆菌目(Bacteroidales)、β-变形杆菌目(Betaproteobacteriales)和肠杆菌目(Enterobacteriales)为优势菌目;若蚜的共生细菌各龄期高度相似,与成蚜有较大差异,其中成蚜中的果胶杆菌属(Pectobacterium,29.76%)和苍白杆菌属(Ochrobactrum,13.68%)相对丰度高于若蚜,而栖热菌属(Thermus,2.72%)和贪铜菌属(Cupriavidus,1.42%)相对丰度低于若蚜;在高温下苹果绵蚜体内共生细菌多样性显著降低,同时,具杀虫作用的假单胞菌属(Pseudomonas)相对丰度随温度升高逐渐升高,有利于宿主取食的果胶杆菌属和维持存活的不动杆菌属(Acinetobacter)相对丰度随温度升高逐渐降低,推测以上3种共生细菌的变化是高温降低苹果绵蚜适合度的关键。本研究明确了苹果绵蚜体内共生细菌的物种组成及高温对共生细菌的影响,可为研究共生细菌与宿主间互作,解析高温降低苹果绵蚜适合度机制奠定理论基础。

橘小实蝇抗菌肽全基因组鉴定和表达模式分析

基于橘小实蝇染色体水平的基因组数据,运用生物信息学方法,深入分析橘小实蝇抗菌肽基因的组成、结构特征及它们在昆虫间的系统进化关系;使用荧光定量PCR技术,分析橘小实蝇抗菌肽基因在橘小实蝇4个不同发育阶段及成虫的6个部位的表达谱。研究结果表明,橘小实蝇基因组存在3大类共29个抗菌肽基因,包括12个cecropins,11个defensins,4个attacins和2个diptericins。基因组和蛋白结构表明橘小实蝇抗菌肽分子和结构具有显著的多样性,包括基因复制过程;表达谱分析表明,大多数抗菌肽在蛹期和成虫期表达水平较高,且在不同部位中,不同类型抗菌肽的表达特征差异较大;此外,除了在血淋巴中的广泛表达外,某些抗菌肽基因在头和体壁中也有特定表达。上述结果为进一步研究橘小实蝇抗菌肽的功能提供了数据库和信息。

不同苹果品种抗苹果绵蚜的漆酶基因表达模式及其原核表达载体筛选

【目的】明确不同苹果品种漆酶基因在抗苹果绵蚜过程中的差异表达模式,探索原核表达苹果漆酶蛋白的方法与条件。【方法】基于转录组测序分析抗蚜品种新红星(Starkrimson)、小国光(Ralls Genet)与感蚜品种红富士(Red Fuji)3个苹果品种被苹果绵蚜为害0 h、12 h、5 d后漆酶基因的表达模式,筛选抗蚜候选漆酶基因;选择pET-28a(+)、pET-32a(+)、pGEX-TEV、pHAT24种载体,对4个漆酶基因MdLac23、MdLac6、MdLac7、MdLac2进行原核表达,对表达产物进行Western-Blot验证,镍柱亲和层析纯化,以ABTS为底物分析其酶活性。【结果】与对照相比,不同苹果品种被害12 h、5 d后,苹果枝条中漆酶差异表达基因数量为27个。不同苹果品种的漆酶基因表达模式存在差异,抗蚜品种新红星及小国光漆酶差异表达基因上调表达居多,感蚜品种红富士下调表达居多,新红星12个基因上调表达,无下调表达基因;小国光9个基因上调表达,3个基因下调表达;红富士10个基因下调表达,4个基因上调表达。其中新红星特有的上调表达基因数量为6个,小国光特有的上调表达基因为5个,红富士特有的下调表达基因为9个。在16℃、0.5 mmol·L-1IPTG,220 r·min-1诱导24 h的条件下,MdLac23、MdLac2漆酶基因在pET-28a(+)载体上清液中成功表达蛋白,WesternBlot检测到清晰目的蛋白条带,与对照相比均未发现其催化活性。利用pET-32a(+)、pGEX-TEV、pHAT2载体均未在上清液中诱导出目的重组蛋白。【结论】明确了不同苹果品种漆酶基因的表达模式以及原核表达所需表达载体与条件,为进一步探索不同苹果品种漆酶抗蚜基因及其蛋白功能奠定理论与实践基础。

昆虫不育技术防治实蝇类害虫应用概况

实蝇类昆虫是危害我国蔬菜和水果的重要害虫,具有重要的经济意义。本文对昆虫辐射不育和化学不育的定义、发展历程和研究现状进行了系统概括,对在分子生物学基础上发展起来的新型不育技术作了初步介绍,并进一步探讨了实蝇类害虫不育防治的现存问题及未来发展方向,以推动昆虫不育技术在我国的应用。

高岭土粉对桔小实蝇的防治作用初探

桔小实蝇是农业生产中重要的农业害虫,防治难度大,寻找新的防治技术对有效防治桔小实蝇有重要意义。本试验探究了高岭土粉对桔小实蝇产卵的影响及触杀效果。结果表明,高岭土粉对桔小实蝇存在驱避效果,桔小实蝇在经高岭土粉处理后寄主表面的停留时间、试探产卵次数均显著低于对照组。将高岭土粉通过浸泡法处理苹果时,桔小实蝇的产卵驱避率可以达到100%。高岭土粉处理组桔小实蝇的存活时间显著低于对照组,具有一定的触杀效果。本研究为今后应用高岭土粉防治桔小实蝇提供了一定依据。

黄曲霉对桔小实蝇蛹致病性的初步测定

为筛选防治桔小实蝇的微生物杀虫剂,本研究对桔小实蝇死亡成虫虫体上的一株真菌,进行单孢分离和培养,经鉴定该菌株为黄曲霉(Aspergillus flavus)。利用浸泡法及蘸粉法分别测定了黄曲霉对桔小实蝇蛹的致病性,研究结果表明:浸泡法中孢悬液处理桔小实蝇蛹,蛹的感染率随孢子浓度增加而增大,蛹的羽化率随孢子浓度的增加而减小。蘸粉法对桔小实蝇蛹的感染率可达100%,显著高于高浓度孢悬液(1.0×10^(8)个/mL)浸泡法对蛹的感染率,而在成虫羽化率方面没有显著差异。在感染速率方面,添加0.1%吐温-80在前24 h会减缓侵染速度,各处理均在48 h之前侵染速率达到最快,在72 h侵染达到最大值。研究结果可为桔小实蝇生防菌的有效筛选提供依据。

桔小实蝇在黄瓜上连代饲养的种群适合度研究

为评估桔小实蝇(Bactrocera dorsalis)对北方蔬菜的为害风险,本研究以北方温室内大面积种植瓜类作物的黄瓜为桔小实蝇的寄主,人工饲料为对照,采用年龄-龄期两性生命表的方法研究了该虫在黄瓜上连代饲养的适合度.结果表明,桔小实蝇可以在黄瓜上造成为害,但连续多代在黄瓜上为害的可能性小,对黄瓜的适合度逐代降低.黄瓜种群的桔小实蝇在成虫前存活率、雌雄虫寿命、产卵天数、繁殖力和种群数量等方面均低于人工饲料种群,从适合度较高的寄主转移到黄瓜上连续取食繁殖180 d后,桔小实蝇数量增长倍数(F1:216 624.2;F2:24 387.4;F3:4 459.7)呈现逐代下降趋势.综上所述,桔小实蝇在黄瓜上连代饲养的适合度逐渐降低,在瓜类作物上连代为害的可能性较低,但极可能在嗜食寄主缺乏时成为替代寄主,维持种群数量.因此,黄瓜等瓜类作物种植区应远离果园,并加强其在瓜类作物上的监测,为桔小实蝇的预测预报和全面精准防控奠定坚实基础.

转双价基因(Bt+CpTI)棉对棉铃虫中肠羧酸酯酶活性的诱导作用

为了明确棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)取食转双价基因(Bt+CpTI)棉叶以及取食一段时间转基因棉叶后,再取食常规棉叶,对棉铃虫取食量、体重增长量及中肠羧酸酯酶活性的影响,本研究分别用转双价基因棉叶和常规棉叶饲喂4龄棉铃虫幼虫5 d,比较考察了棉铃虫的取食量、体重增长量及中肠羧酸酯酶的活性;另外分别考察了棉铃虫取食转基因棉叶1 d及3 d后再取食常规棉叶,其中肠羧酸酯酶的变化。结果表明,持续取食常规棉花叶片5 d的棉铃虫,其中肠羧酸酯酶的活性持续升高;而持续取食转基因棉叶5 d的棉铃虫,其中肠羧酸酯酶的活性先升高后降低。取食转基因棉花叶片1 d后,取食常规棉叶的棉铃虫,其中肠羧酸酯酶的活性,随着换取常规棉叶时间的延长,活性逐渐降低;而棉铃虫在取食3 d转基因棉叶后再取食常规棉叶,其中肠羧酸酯酶活性却一直保持较高。可见,棉铃虫在取食转基因棉花后,其羧酸酯酶活性可以被诱导,这应与棉铃虫对转基因棉的抗性及防御性有一定关系。

苹果OPR基因家族鉴定及其在苹果绵蚜危害下的表达分析

苹果绵蚜(Eriosoma lanigerum(Hausmann))是一种重要的果树害虫,不同苹果品种对苹果绵蚜抗性差异显著.茉莉酸对植物抗虫有重要的作用,12-氧-植物二烯酸还原酶(12-oxo-phytodienoic Acid Reductase,OPR)是控制茉莉酸合成的关键酶.利用不同品种在苹果绵蚜危害后的转录组学和蛋白质组学分析,研究茉莉酸代谢通路中OPR基因对苹果绵蚜的抗性作用.结果表明:通过本地Blast及功能域预测,共筛选到14个OPR基因.通过系统发育进化分析,MdOPRs可分为2类,MdOPR1,MdOPR3和MdOPR4与其他植物具有抗虫作用基因聚类在一起,属于OPRII亚类,其中MdOPR1和MdOPR4基因参与茉莉酸抗虫反应;其他11个基因属于OPR I亚类,不参与茉莉酸的抗虫反应.通过对苹果绵蚜危害不同品种苹果树转录组以及蛋白组数据分析,转录组筛选出5个有显著性差异的基因,从在不同品种中的表达量来看,2个基因在“红富士”中显著上升,在“小国光”和“新红星”中表达量显著下降或无显著性变化;根据蛋白组筛选出6个有显著性差异的基因,从在不同品种中的表达量来看,2个基因在3个品种中总体呈下降趋势,4个基因在3个品种中总体呈上升趋势.苹果树在被苹果绵蚜危害后,MdOPR1和MdOPR4表达量显著增加,表明MdOPR基因可能通过特定的表达模式响应苹果绵蚜对其的生物胁迫.

桔小实蝇的化学防治措施及抗药性治理

桔小实蝇Bactrocera dorsalis(Hendel),是一种难防治的危险性检疫害虫。当前化学防治是控制桔小实蝇的最主要手段,但随着杀虫剂的大量使用,桔小实蝇已经对多种杀虫剂产生了不同程度的抗药性,这加大了桔小实蝇的防治难度。总结了桔小实蝇的化学防治措施、抗药性现状和抗药性机理研究进展,并对抗性治理和未来桔小实蝇的防治趋势进行展望,旨在为桔小实蝇的化学防治及抗药性的研究提供基础参考。