植物中多胺的代谢及生理功能研究进展

多胺是一类广泛存在于原核细胞和真核细胞中的小分子含氮碱,在种子萌发、植物生长分化和衰老等生长发育过程中均发挥着重要的作用,并且与植物抗逆性密切相关。该研究总结了植物中多胺的代谢途径、多胺与植物生长发育以及抗性发育的关系,并介绍了多胺在增加植物抗性方面的应用,以期为多胺在农业生产中的应用提供参考依据。

昆虫化学生态学研究进展及未来展望

昆虫化学生态学是化学生态学的重要组成部分,在理论和应用上都有重要意义,是植物保护的重要理论基础。国际昆虫化学生态学经历了4个发展阶段,随着分子生物学和生物技术的应用,化学生态学已经进入分子时代。我国昆虫化学生态学在昆虫化学感受机理、昆虫信息素的鉴定和利用、植物信息化学物质对昆虫行为的调控机理和利用、植物与昆虫互作化合物的开发利用等理论和应用研究方面取得了很大成就,但从系统性、深入性和延续性来说,与国际水平尚有一定差距。本文在综述国内外昆虫化学生态学进展的基础上,提出了我国昆虫化学生态学研究的几个发展方向及措施。

植物病原-媒介昆虫互作:研究进展与展望

大多数植物病毒及一些植物病原细菌由介体昆虫传播。植物病原与介体昆虫关系的研究有助于找到防控介体传播病原的关键环节,因此植物病原与介体昆虫的互作关系是植物病原传播机理研究中的核心问题。本文概述了国内外在植物病原与介体昆虫互作研究的最新进展,推介了本专辑论文的主要内容,并在此基础上,从生态和进化的角度提出了在植物病原-媒介昆虫互作研究中以下3个值得关注的研究方向:(1)植物病原与介体昆虫互作对生态系统的影响;(2)昆虫介体传播植物病毒的不同方式之间的关联性以及病毒、介体和植物之间的协同进化关系;(3)自然条件下植物病原-媒介昆虫互作的机理。植物病原与媒介昆虫互作的研究,既是生态和进化的理论问题,也和植物病原及其介体昆虫的绿色防控密切相关。

烟粉虱的有效治理有赖于基础研究

最新一期《自然》杂志（2016年6月23日）推出了中国特辑,中国国家自然基金委员会主任杨卫发文指出,必须提高中国基础研究质量,为经济发展提供长久持续的动力[1]。而在中国农业科学中,历来有偏应用研究、轻基础研究的倾向,虽然近年来有所改观,但总体依然存在这类思维惯性。

第四届烟粉虱国际研讨会及第一届国际粉虱基因组研讨会简介

2006年12月4-8日，“第四届烟粉虱国际研讨会”及“第一届国际粉虱基因组研讨会”（the 4th International Bemisia Workshop ＆ the First Whitefly Genomics Workshop）在美国佛罗里达州的DUCK KEY召开。共有来自26个国家的约120名代表参加了“烟粉虱研讨会”，约30名代表参加了“粉虱基因组研讨会”。我国共有6名代表参加了研讨会。

昆虫唾液成分在昆虫与植物关系中的作用

近年来,人们对于植食性昆虫唾液的深入研究,揭示出其在昆虫与植物的相互关系和协同进化中起到非常重要的作用。植食性昆虫唾液中含有的酶类和各种有机成分,能诱导植物的一系列生化反应,而且这些反应有很强的特异性,与为害的昆虫种类甚至龄期有关。鳞翅目幼虫口腔分泌物(或反吐液)中含有的β-葡糖苷酶、葡萄糖氧化酶等酶类和挥发物诱导素等有机成分,已经证明可以诱导植物的反应;刺吸式昆虫的取食也可以刺激植物产生反应,但其唾液内的酶类,如烟粉虱的碱性磷酸酶,蚜虫的酚氧化酶、果胶酶和多聚半乳糖醛酸酶,蝽类的寡聚半乳糖醛酸酶等是否发挥作用,目前还没有直接的证据。寄主植物对昆虫的唾液成分也有很大的影响,可能是昆虫对不同植物营养成分和毒性成分的适应方式。对昆虫唾液蛋白的分析表明,具有同样类型口器、食物类型接近的昆虫,唾液成分有更多的相似性。研究植食性昆虫的唾液成分,对于阐明昆虫和植物的协同进化关系、昆虫生物型的形成机理、害虫的致害机理,以及指导害虫防治等,有着一定的理论和实际意义。

黄瓜对B型和Q型烟粉虱取食的不同生理生化反应

【目的】烟粉虱(Bemisia tabaci)B生物型(中东-小亚细亚1种)和Q生物型(地中海种)是农业生产上的重要害虫,杀虫剂的滥用造成害虫产生抗药性,并危害到生态安全与人类健康,因此,制定安全有效的防控措施十分必要。利用植物抗性是害虫综合治理的重要方面,论文旨在探讨黄瓜植株被B型、Q型烟粉虱取食后营养和防御相关酶系的反应差异,阐明黄瓜植株应对烟粉虱取食防御反应的生理生化机制,为利用植物抗性防控不同烟粉虱生物型提供依据。【方法】以实验室长期培养的B型、Q型烟粉虱和黄瓜博杰1号品种为供试材料,在黄瓜植株4片真叶期分别接B型、Q型烟粉虱成虫200头,同时分别以不接虫的黄瓜植株为对照,在烟粉虱持续取食1、3、5、7、9 d后,分别测定黄瓜叶片中营养物质(可溶性糖和可溶性蛋白质)含量、多酚含量、防御物质合成相关酶活性以及保护酶活性。【结果】在整个实验期内,B型烟粉虱取食3 d后,黄瓜叶片中可溶性糖和蛋白含量均显著高于对照植株,而Q型烟粉虱取食1 d后,黄瓜叶片内可溶性糖和蛋白质含量均比对照植株显著下降。黄瓜叶片中多酚含量及其合成关键酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性在两种生物型烟粉虱取食后均升高,但对Q型烟粉虱取食更敏感,即活性更高。B型烟粉虱取食后引起黄瓜叶片中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)酶活性均升高、过氧化物酶(POD)酶活性下降;而Q型烟粉虱取食后则引起SOD活性升高、POD和CAT酶活性下降。【结论】烟粉虱B型和Q型取食诱导黄瓜的营养物质含量、防御酶或保护酶活性发生不同变化。B型、Q型烟粉虱取食均能诱导黄瓜植株防御物质多酚的合成,导致叶片内多酚含量升高;但二者对黄瓜营养物质及保护酶的活性诱导存在差异,B型烟粉虱诱导黄瓜营养物质增加,Q型取食导致营养物质下降,而黄瓜防御物质在Q型烟粉虱取食后活性更强。两种烟粉虱生物型在寄主适应性上存在差异,在制定防治策略上,应该因不同烟粉虱生物型或不同寄主植物而有所不同。

玉米蚜在8个玉米品种(系)上取食行为的比较分析

【目的】明确玉米蚜(Rhopalosiphum maidis)在8个玉米品种(系)上的取食行为,筛选出合适的刺吸电位(EPG)参数作为对不同玉米品种(系)进行抗蚜性分类的指标,为抗性玉米材料的筛选提供借鉴。【方法】利用直流型刺吸电位仪(DC-EPG Giga-4)记录玉米蚜在8个玉米品种(系)上的取食行为并进行比较分析,8个品种(系)分别为浚单20、郑单958、良玉88、先玉335、濮改340-1-1、旱21、87-1和齐319;以不同EPG参数为指标,对供试玉米品种(系)的抗蚜性进行分类,并与田间抗蚜性鉴定结果进行比较,之后选择合适的EPG参数,建议其可作为利用EPG技术筛选抗蚜性玉米材料的指标。【结果】玉米蚜在玉米上的EPG波形主要有Np、C、Pd、E1、E2和F波,其中Np、F、E1和E2波与玉米品种(系)的抗蚜性有关。到达韧皮部前:玉米蚜在抗性材料浚单20上的第1次刺探持续时间明显长于感性材料齐319,可能在浚单20叶片表皮上存有阻碍玉米蚜取食的因子;此外,玉米蚜在抗性材料浚单20、郑单958和良玉88上取食时,其F波总时间及平均持续时间显著长于或长于其他玉米品种(系),说明玉米蚜取食这3个玉米品种时,其口针遇到的机械阻力较大。到达韧皮部后:玉米蚜在抗性材料浚单20和郑单958这两个玉米品种上的第1次E1波出现时间晚,持续时间长,表明这两个品种在韧皮部层次上对玉米蚜的抗性水平较其他玉米品种(系)高;玉米蚜在感性材料齐319和旱21上的E2波总时间及持续吸食时间相对较高,显著大于良玉88,说明玉米蚜喜好取食感性材料齐319和旱21的韧皮部汁液。此外,以各取食波形平均持续时间为指标对各玉米品种(系)进行聚类分析,可把供试玉米品种(系)划分为3类,其抗性强弱为:第Ⅰ类(浚单20、郑单958和良玉88)>第Ⅲ类(濮改340-1-1、旱21和87-1)>第Ⅱ类(先玉335和齐319)。【结论】玉米蚜在不同玉米品种(系)上的取食行为有一定差异,高抗玉米品种浚单20和郑单958在叶片表面和韧皮部层次上对玉米蚜存有一定的抗性。以E和Np波平均持续时间为指标,对各玉米品种(系)抗蚜性进行排序,其结果与笔者课题组前期田间调查结果基本一致。因此,在利用EPG技术筛选抗蚜性玉米材料时,建议以E和Np波作为评价抗性强弱的指标。

烟粉虱B型和Q型竞争能力的室内比较分析

【目的】烟粉虱(Bemisia tabaci)B型和Q型均为外来入侵种类。近年田间调查表明,Q型在中国大部分地区已经取代B型成为优势种,有必要研究烟粉虱生物型之间的取代机制及其影响因素。论文在实验室条件下比较这两种生物型的取食能力及竞争能力,以期为烟粉虱有效治理提供依据。【方法】利用刺吸电位(electrical penetration graph,EPG)技术测定烟粉虱B型和Q型雌、雄成虫在黄瓜叶片上的取食行为,并在室内黄瓜上混合饲养两种烟粉虱生物型,多代监测其种群动态和雌雄比例,以比较其在室内无农药压力条件下的竞争力。【结果】EPG结果显示,(i)总体上,烟粉虱B型的总刺探次数(P=0.020)和刺探的总持续时间(P=0.048)显著高于Q型;在第2阶段B型E波时间百分比显著低于Q型(P=0.001),刺探时间百分比差异不显著;B型Pd波总次数(P=0.012)和Pd波总持续时间(P=0.016)均显著高于Q型;(ii)烟粉虱B型雌性非刺探波Np的时间百分比显著低于雄性(P=0.035);而第2阶段刺探时间的百分比显著大于雄性(P=0.011),与唾液分泌相关的第2阶段E波百分比却显著短于雄性(P<0.001);但B型雌、雄性成虫在第3阶段吸食韧皮部汁液的时间则差异不显著(P>0.05)。Q型雌性不仅在第2阶段刺探的百分比显著高于雄性(P=0.031),而且在整个记录时间内的总持续时间也显著高于雄性(P=0.039),而雌性的非刺探时间Np波却显著短于雄性(P=0.038);(iii)对于雌性,烟粉虱B型被动吸食植物汁液的E2>10 min的个数显著多于Q型(P=0.036);但是,烟粉虱Q型雌性第2阶段E波百分比显著高于B型雌性(P<0.001)。两种生物型混合饲养结果显示,随烟粉虱世代增加,B型和Q型所占比例逐步出现分化。第1代时,B型种群数量在混合种群中所占比例已接近80%;而第5代和第6代时,B型所占比例已达到98%,Q型近乎完全被B型取代。同种生物型烟粉虱两性间的比例变化趋势一致,且同种生物型烟粉虱雌性所占比例均略高于其雄性。【结论】室内EPG记录和多代混养种群动态结果都表明,在室内没有农药压力的环境下,烟粉虱B型在黄瓜上的取食能力和种群竞争能力均高于Q型,而且两种生物型雌性的取食和竞争能力均高于雄性。

不同玉米品种(系)对玉米蚜生长发育和种群增长的影响

玉米蚜Rhopalosiphum maidis(Fitch)是为害玉米的重要害虫。为评价不同玉米品种(系)对玉米蚜生长发育的适合性,从而为抗性品种(系)的鉴定及其抗性机制分析提供依据,在室内条件下,组建了玉米蚜实验种群在8个玉米品种(系)上的特定时间生命表。结果表明:玉米蚜1龄若虫在供试的4个玉米品种郑单958、浚单20、先玉335和良玉88上的发育历期长于供试的4个自交系87-1、濮改340-1-1、旱21和齐319,其中良玉88和先玉335与4个自交系之间差异显著;成蚜寿命和世代历期在4个自交系上较长;4个供试玉米品种上各虫龄的存活率显著小于4个自交系;成蚜产蚜量在各品种(系)间也存在显著差异,以取食齐319品系时最大,平均产蚜量64.4头,其次是濮改340-1-1,为56.53头,以取食浚单20时最小,只有19.93头。生命表参数表明,玉米蚜在供试的玉米品种(系)上均能繁殖,但与4个玉米自交系相比,玉米蚜在4个玉米品种上的种群净增殖率R0、内禀增长率rm和周限增长率λ均减小或显著减小,而平均世代周期和种群加倍时间则延长,说明供试的4个玉米品种对玉米蚜生长发育和繁殖均有不利影响。

不同玉米品种(系)田间抗蚜性的初步鉴定

采用蚜情指数法,初步鉴定了河南省4个主栽玉米品种和7个自交系的田间抗蚜性.结果表明,不同品种(系)的抗蚜性存在差异,4个主栽品种浚单20、郑单958、良玉88和先玉335对玉米蚜的抗性级别均在"中抗"以上,其中浚单20和郑单958的抗性最强,达"高抗"水平,其次是良玉88;7个自交系中昌7和昌7-2的抗蚜性最强,达"抗虫"或"高抗"水平,齐319的抗性最弱,为"高感"水平.本研究建立了利用抽雄期至灌浆期的蚜情指数代表玉米全生育期蚜情指数的抗蚜性鉴定方法,结果表明在驻马店和郑州两地的鉴定结论基本一致,说明这种方法是可行的.

烟碱对B型和Q型烟粉虱取食行为的影响——基于EPG和液体饲囊技术体系

【目的】明确烟碱对B型和Q型烟粉虱取食行为的影响,并据此建立一套研究次生物质对烟粉虱取食行为影响的利用刺吸电位(electrical penetration graph,EPG)结合液体饲囊(liquid diet sac,LDS)(EPG+LDS)指标体系。【方法】利用EPG技术测定烟粉虱对不同成分LDS的取食行为,定量研究不同浓度烟碱对烟粉虱取食行为的影响。【结果】利用植物作对照,比较5%、10%和15%蔗糖溶液对烟粉虱取食波形的影响,结果表明10%蔗糖浓度下烟粉虱EPG波形的相对振幅、频率与其在植物上的行为最为相近。在10%蔗糖溶液中加入烟碱,随着烟碱浓度的升高,烟粉虱取食波形的持续时间呈现逐渐减少的趋势,且0.001%的烟碱浓度即可显著延长烟粉虱的刺探时间并显著抑制E1波和E2波的持续时间。高浓度烟碱条件下,E2波被完全抑制。虽然B型和Q型烟粉虱在多个刺探过程的EPG指标上差异不显著,但与吸食相关的几个指标差异显著,Q型烟粉虱E2波持续时间无论在无烟碱环境下还是较低烟碱环境下都显著长于B型烟粉虱。【结论】在EPG波形指标上,C波持续总时间、E1波持续总时间及E2波持续总时间等是EPG+LDS技术体系较为重要的行为指标;对于LDS指标,10%的蔗糖溶液更适合用于不同生物型烟粉虱取食行为的EPG研究;烟碱明显抑制烟粉虱2种生物型的取食行为,Q型烟粉虱对烟碱具有更强的适应能力。

棉铃虫幼虫脑和咽下神经节的三维结构构建

【目的】解剖棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)5龄幼虫脑和咽下神经节及其内部神经髓形态结构,并分析和构建幼虫脑和咽下神经节以及各神经髓的三维结构模型。【方法】采用免疫组织化学方法解剖脑和咽下神经节的内部神经髓结构,利用激光共聚焦显微镜获取脑和咽下神经节扫描图像,然后利用AMIRA三维图像分析软件进行图像分析,从而构建脑和咽下神经节的三维结构模型,并测量脑和咽下神经节以及内部各神经髓的体积,并分析了相对比例。【结果】棉铃虫5龄幼虫脑和咽下神经节由围咽神经索连接在一起。脑主要由前脑、中脑和后脑3部分组成。前脑内包括视叶、蕈形体和中央体等形态结构较明显的神经髓。此外,前脑还包括其他位于脑的左右两侧以及背侧和腹侧大量神经髓区域,约占脑总神经髓的59.65%。这些神经髓区域边界不明显。中脑主要包括1对触角叶;后脑位于脑的腹侧和触角叶的下方,体积较小。咽下神经节由3个神经节融合构成,从前到后分别为上颚神经节、下颚神经节和下唇神经节,由于融合的紧密程度高,3个神经节间的边界不明显。【结论】阐明了棉铃虫5龄幼虫脑和咽下神经节的神经髓形态结构,构建了脑和咽下神经节以及内部神经髓的三维结构模型。三维模型可以任意旋转,能从任何角度观察脑、咽下神经节和内部不同神经髓的结构及其它们之间的空间关系。本研究结果对研究棉铃虫脑和咽下神经节信息接收、处理及调控行为的机制奠定了解剖学基础。

4种寄主植物对B型烟粉虱生长发育的影响

在实验室条件下,观察和研究了B型烟粉虱(Bamisia tabaci)在4种寄主植物(黄瓜、茄子、2种烟草品种NC-89和K-326)上的体形差异、发育历期、存活率和生命参数.结果表明,B型烟粉虱在4种寄主植物上体型、发育历期、存活率、生命参数都存在显著差异.用生命表参数综合评价,黄瓜是最适合B型烟粉虱生长和繁殖的寄主植物,烟草K-326次之,茄子最不适宜.

吡虫啉种衣剂对小麦种子萌发和幼苗生长的影响及相关生理机制

为了明确吡虫啉种衣剂对小麦的影响及其产生的生理机制,首先用沙培法研究了不同剂量吡虫啉对小麦种子萌发的影响,在此基础上,用纸培法研究了吡虫啉对小麦种子吸水性以及萌发相关酶活性的影响;同时研究了吡虫啉种衣剂对小麦幼苗生长和根系活力的影响。结果显示,吡虫啉种衣剂拌种后小麦出苗推迟,地下部分生长减慢。进一步的生理指标测定结果表明,吡虫啉种衣剂拌种降低了种子萌发过程中的吸水性、α-淀粉酶和蛋白酶活性,但幼苗根系活力却增加。吡虫啉种衣剂可能通过影响种子吸水性和萌发相关酶活性而推迟小麦种子萌发;吡虫啉对小麦幼苗生长的影响主要表现在地下部分,而植株可能通过提高根系活力来适应这种负影响。

秋家蝇对两种卫矛植物的趋性(英文)

卫矛是常见的绿化植物,而秋家蝇Musca autumnalis De Geer是畜牧业的重要昆虫。在室内利用Y型嗅觉仪对欧洲卫矛Euonymus europaeus和胶东卫矛E.kiautschovicus气味对秋家蝇Musca autumnalis De Geer的引诱效果进行了研究。结果表明:两种植物都对秋家蝇的雌性成虫有引诱作用,而欧洲卫矛引诱效果更好。进一步对叶和花的气味进行的观察表明,卫矛吸引秋家蝇主要依靠花的气味,但叶的气味也有一定的吸引作用;叶的气味对花的引诱效果有增效作用。利用几种试剂(水、乙醇和正己烷)对欧洲卫矛花的气味物质进行了抽提,测试结果表明水或乙醇抽提物比正己烷抽提物引诱效果更好;冷冻花与新鲜花的引诱效果没有显著的差异。

不同玉米品种玉米蚜田间消长与其主要生化物质的相关性研究

为明确玉米蚜发生数量与玉米主要生化物质含量的相关性,系统调查了玉米田玉米蚜种群数量的自然消长动态,分析了玉米不同生育期植株营养物质和次生物质的含量。结果表明:玉米蚜的种群消长动态随玉米品种(系)生育期的变化而变化,但在抗蚜品种和感蚜品种(系)上的变化趋势基本一致;在玉米雄穗抽出之前,玉米蚜的种群密度较低;进入抽雄期后,发生量逐渐上升,至雄穗完全抽出时达到第一个发生高峰;进入吐丝期后,玉米蚜从雄穗转移至雌穗为害,至雌穗灌浆期达到第二个发生高峰;此后随着玉米雌穗的逐渐成熟及植株老化等,其种群数量急剧下降。供试玉米品种(系)不同生育期的营养物质和次生物质含量存在一定差异,其中灌浆期可溶性总糖和可溶性蛋白质含量与玉米蚜发生量呈显著正相关,而单宁含量与4个生育期玉米蚜发生量呈显著负相关,说明单宁是抗性玉米品种的抗蚜因子之一。

基于小波变换的昆虫刺吸电位(EPG)信号去噪研究

昆虫刺吸电位(EPG)信号为研究刺吸式昆虫取食和传毒机理提供了有力的依据,然而EPG信号在采集过程中易受各种噪声的干扰,可利用小波变换将其去除。本文采用小波阈值去噪法,通过实验对比选择不同的小波基函数及阈值,以均方根误差和信噪比为评价指标,确定了coif4小波6层分解,在Stein无偏风险估计准则下,改进阈值量化为最佳去噪方案;实验结果表明,该小波阈值去噪方法可以有效地去除不同干扰。本文研究的基于小波变换的EPG信号去噪为后续分析识别提供了保证。

苯并噁嗪类化合物研究进展

以丁布(2,4-dihydroxy-7-methoxy-1,4-benzoxazin-3-one,DIMBOA)为代表的苯并噁嗪类化合物是广泛存在于禾本科作物中的次生物质,对植物病虫害具有广谱抗性,上世纪中叶开始即引起人们重视并开始了一系列研究。近年来,随着分子生物学技术的应用和诱导抗性理论的发展,对这类物质的功能有了进一步的认识。该文综述这类化学物质的最新研究进展。苯并噁嗪类化合物是从色氨酸合成途径分支出来的一类次生代谢物,其含量是随着植物组织和年龄而变化的;植食性昆虫的取食和病菌的感染能够引起苯并嗪类化合物含量的变化以及苯并噁嗪糖苷的水解。基于其独特的分子结构,苯并噁嗪类化合物具有多种生物活性作用,包括抗虫性、对植物的毒性、抗病性、化感作用等。

河南省非露地烟粉虱越冬生物型的鉴定及系统进化

利用mtDNA COI基因作为标记,对河南省5个代表性地理区域的烟粉虱越冬生物型进行鉴定并分析其系统进化.结果表明,郑州地区烟粉虱越冬生物型有2种,寄主马蹄莲上的生物型为B型,番茄上的为Q型;安阳、三门峡、新乡和信阳地理种群上的烟粉虱mtDNA COI基因片段序列完全一致,生物型均为Q型.系统进化分析表明,郑州B型烟粉虱序列和其他地区的B型烟粉虱在序列进化上变异不大.安阳、三门峡、新乡、信阳Q型与美国福罗里达Q2型(FJ188524)烟粉虱mtDNA COI序列在系统进化上聚为一支,郑州Q型烟粉虱序列在系统进化上单独为一支,位于美国福罗里达Q1型(FJ188559)和Q3型(FJ188570)之间.以上结果说明,郑州和河南省内其他地理种群的Q型烟粉虱入侵来源地不一致.