温度升高通过小麦根际微生物加快禾谷缢管蚜和麦长管蚜的种群增长

【目的】气候变暖可影响小麦(Triticum aestivum)蚜虫发生和危害,禾谷缢管蚜(Rhopalosiphum padi)和麦长管蚜(Sitobion avenae)作为我国黄淮海小麦的主要害虫,其种群发育与繁殖受气候变暖的影响。本文旨在探究气候变暖是否会改变小麦根际微生物,从而间接影响禾谷缢管蚜和麦长管蚜的发育和繁殖。【方法】在河南原阳试验基地悬挂红外辐射加热器模拟温度升高2℃,待小麦返青后调查小麦蚜虫发生数量。在小麦拔节期收集根际微生物,并带回室内获得小麦根际微生物混合菌液。用混合菌液浇灌小麦开展两种蚜虫种群动态、年龄-龄期两性生命表试验。浇灌根际微生物混合菌液,后接种蚜虫,连续观察5次,记录蚜虫的数量。将两种麦蚜用生态盒单头固定于小麦第2片叶片上开展生命表试验,每天观察记录若蚜蜕皮、龄期、死亡等情况;同时,记录成蚜产蚜量及死亡数。【结果】不同处理下,禾谷缢管蚜和麦长管蚜的种群动态均呈持续增加趋势。随着调查次数的增加,浇灌增温田根际微生物相比常温田根际微生物,蚜虫的增加量逐渐增大。增温田根际微生物显著增加禾谷缢管蚜和麦长管蚜总平均发生量,相较于麦长管蚜,禾谷缢管蚜增加量更大,为麦长管蚜的4.49倍。种群生命表结果表明,增温田根际微生物显著缩短了禾谷缢管蚜的平均世代周期、种群加倍时间、若蚜发育历期及产蚜历期,同时显著增加了其内禀增长率、周限增长率和产蚜量。此外,增温田根际微生物显著提高了麦长管蚜各阶段种群存活率。【结论】温度升高分别通过影响根际微生物而促进禾谷缢管蚜的生长发育和繁殖,提高麦长管蚜的存活率,加速禾谷缢管蚜和麦长管蚜的种群增长,这些影响可导致蚜虫迁飞行为的变化。研究结果初步解析了气候变暖条件下麦蚜暴发机制,可为预测和评估未来气候变暖下的麦蚜发生提供重要参考。

荻草谷网蚜ABCG1基因的克隆及表达模式分析

荻草谷网蚜Sitobion miscanthi是严重威胁我国小麦生产安全的迁飞性害虫。蜕皮激素是参与蚜虫翅型分化调控的内激素,在有翅成蚜体内保持高滴度,且诱导后代产生更高比例的无翅蚜,其进出靶细胞需要经过细胞膜上特定蛋白的转运。ATP结合盒转运蛋白家族G亚家族(ATP-binding cassette transporter G, ABCG)中的ABCG1是通过跨膜转运昆虫类固醇、对蜕皮激素信号进行负调控的功能蛋白之一,在蚜虫中尚未见报道。本文克隆了荻草谷网蚜ABCG1(SmisABCG1)基因,并进行了序列比对、系统进化分析以及不同组织部位和发育时期表达模式分析。结果显示,SmisABCG1基因的开放阅读框全长为1 851 bp,编码616个氨基酸,含7个跨膜结构域,符合ABCG蛋白家族典型结构特性,基因登录ID:OP626323。昆虫间ABCG1较保守,该蛋白系统进化关系与各自物种间亲缘关系的远近保持一致。其中,SmisABCG1与来自豌豆蚜、禾谷缢管蚜、棉蚜、花生蚜和雪松长足大蚜等的ABCG1氨基酸序列高度一致(>87%),以上蚜虫聚为一支。与SmisABCG1亲缘关系最近的是豌豆蚜的ABCG1,其次是半翅目的褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱,与膜翅目的新疆菜叶蜂、阿里山潜蝇茧蜂以及鞘翅目的赤拟谷盗、蜂箱小甲虫亲缘关系较远。该基因在伪胚胎和成蚜阶段高表达。包含伪胚胎的有翅、无翅成蚜整蚜SmisABCG1的转录水平无显著差异,但其在来自有翅成蚜的伪胚胎中的转录水平高于无翅成蚜伪胚胎,证实无翅成蚜自身的转录水平较高,而有翅成蚜较低。进一步分析显示这一差异主要是无翅蚜胸部显著高表达所导致。基于该蛋白对蜕皮激素负调控,与有翅成蚜转录水平低,但蜕皮激素水平更高相符合。

郭予元院士在小麦害虫预测和治理上的学术贡献——纪念郭予元院士诞辰90周年

本文回顾了郭予元院士在小麦害虫预测和治理上的重要贡献,主要包括:在20世纪70-90年代,创新了害虫生物学与生态学有机结合方法,显著提升小麦害虫预测技术水平。从宏观到机理,突破了多项小麦害虫治理关键技术,包括小麦品种抗吸浆虫鉴定技术与抗吸浆虫机制,创新性提出吸浆虫成虫期防治及穗期保护策略;利用田间开放式控制虫量的办法建立小麦蚜虫防治阈值及复合防治指标;麦田天敌资源的保护及利用。面向小麦生产实际,创建小麦吸浆虫综合治理技术体系。吸浆虫穗期保护策略和技术、蚜虫防治指标与防治适期等研究成果一直传承至今,列入我国农业行业标准和国家标准。本文还介绍了在后续小麦吸浆虫、蚜虫预测与防控研究与实践中,传承与发展郭予元院士的学术思想,以及未来研究展望。

郭予元院士在创建中国主要粮棉作物多病虫复合群体综合防治技术体系上的学术贡献——纪念郭予元院士诞辰90周年

本文回顾了郭予元院士在20世纪80-90年代对中国主要粮棉作物多病虫复合群体综合防治技术体系研究与实践中的重要工作,包括组建粮棉作物多病虫复合群体综合防治技术体系的创新性思路、创建主要粮棉作物多病虫复合群体综合防治技术体系,以及对21世纪我国粮棉作物多病虫复合群体综合防治技术体系提出的发展前景和目标等,其中粮棉作物多病虫复合群体综合防治技术体系实施后取得了显著成效。郭予元院士在我国主要粮棉多病虫复合群体综合防治领域的相关学术思想及贡献,对我国农作物病虫害综合防治、可持续治理、绿色防控策略制定以及植物保护学科的发展产生了深远的影响,为我国实现农作物生物灾害可持续控制做出了重要贡献。

麦类作物对蚜虫抗性机制及抗性遗传研究进展

小麦蚜虫是小麦上的重大害虫,严重威胁小麦产量和粮食安全。种植抗虫品种为最经济有效的麦蚜防控措施之一,充分了解小麦品种对蚜虫的抗性及其机制是培育与利用抗性品种的基础。本文对近10年来小麦抗蚜品种的鉴定筛选、抗蚜机理、抗蚜基因与抗性遗传,以及转基因抗蚜小麦创制等研究进展进行了系统综述,并对今后研究进行展望,以期为深入研究小麦对蚜虫抗性机制,促进抗虫小麦改良,并为抗虫品种在麦蚜绿色防控中应用提供参考。

荻草谷网蚜两个内参基因的克隆及表达谱分析

利用染料法荧光定量PCR技术开展功能基因的表达量检测时,表达稳定内参基因的选择和引物的高特异性是确保检测结果准确可靠的前提。本文针对昆虫通用的内参基因NADH(nicotinamideadenine dinucleotide dehydrogenase)和DIMT(dimethyladenosine transferase)在荻草谷网蚜中进行了基因克隆、序列分析、不同龄期的时间表达谱分析和基因表达稳定性评估。两个基因的GenBank登录号分别为OL770461和OL770462。NADH和DIMT基因克隆序列与基于高通量测序技术预测结果高度一致,但仍有不同。以β-actin为内参分析两个表达谱,结果显示各自表达稳定、龄期间无显著差异;稳定值由高到低为β-actin,NADH,DIMT,稳定值彼此接近、远小于阈值1.5。以上研究结果说明,通常作为内参基因的持家基因虽然保守,在物种间仍可能存在较大变异,直接引用其他物种的内参引物不可行;不但如此,一代测序技术虽然通量低但准确度极高,与之相比,二代高通量测序则错误率较高,因此引物设计使用的基因应首做克隆测序验证;最后,NADH和DIMT在荻草谷网蚜各发育阶段表达稳定,适用于蚜虫基因、特别是不同发育阶段的基因表达差异分析。

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。

G蛋白及其偶联信号传导途径的研究进展

G蛋白偶联信号传导系统是一类重要的细胞跨膜信号传导途径之一。在有关生化及药理的医学研究中发现许多药剂都是通过G蛋白偶联信号传导途径对动物起作用的。对G蛋白结构与功能的系统研究是新型药剂研制与开发的基础。G蛋白在物种进化过程中具有高度保守性 ,植物和昆虫中的G蛋白及其偶联组份研究将有助于明确作物抗病虫机理以及昆虫毒理。

李光博院士在小麦病虫害综合防治体系创建和实施中的重大贡献——纪念李光博院士诞辰100周年

本文回顾了李光博院士在农作物病虫害综合防治领域中的重要工作,包括科学制定小麦病虫害综防科技攻关研究方案,推进小麦病虫害综合防治技术研究实践,创建区域性小麦病虫害综合防治技术体系,引领我国农作物病虫害综合防治技术发展及人才团队建设做出的重要贡献。结合李光博院士在小麦病虫害综合防治理论及实践上的研究成果,简要介绍了当前研究进展,并对未来加强我国小麦病虫害综合及绿色防控工作进行展望。

禾谷缢管蚜在越冬寄主植物上的行为研究

通过室内饲养观察、田间调查和利用微型昆虫显微摄影技术,研究了禾谷缢管蚜越冬卵在越冬寄主稠李(Prunus padis)上孵化,干母、干雌取食、生长发育和繁殖等行为过程,以及形态和体色变异特点。结果表明,禾谷缢管蚜越冬卵在室内的孵化率为88.68％-92.51％;在德国北部吕贝克附近田间孵化率为24.2％。越冬卵孵化起点温度低于4℃。在室温22℃下卵孵化历期为5-7 d,孵化高峰在卵孵化始期后第3-4天。一日内最佳孵化时间在05:00-07:30。在室内饲养条件下,将越冬卵孵化的干母直接移植到麦苗上,蚜虫几乎都不能存活。

麦蚜人工饲料的研究动态及应用

麦蚜人工饲料的研究动态及应用中国农业科学院植保所陈巨莲丁红建麦蚜属同翅目蚜科，在我国主要种类有４种：麦长管蚜、禾谷缢管蚜、麦二叉蚜和麦无网长管蚜。一、蚜虫人工饲养技术研究３０年代初Ｈａｍｉｌｔｏｎ最先尝试人工饲养蚜虫，Ｂｒａｄｌｅｙ（１９５６）则首次...

麦类作物抗蚜性研究

麦类作物不同品种具有不同的抗蚜性,已被大量实验证明,而且利用品种的抗蚜性已逐渐成为麦蚜综合防治的一个基本手段。小麦抗蚜性研究在国外开展较早,美国于1947年就有研究报道。我国于50年代末至60年代才开始这方面的研究。

表面质膜共振技术——一种检测蛋白质特异结合反应的方法

表面质膜共振 (SPR)技术是一种监测生物大分子之间特异结合反应的物理方法。该文综述了SPR技术的特点 ,操作方法 ,光学结构及监测原理 ,数据采集及分析方法 ,应用范围其存在的问题等。同时 ,展望了该技术在昆虫学研究中广阔的应用前景。

麦蚜的发生为害规律及综合防治

麦蚜是麦田常发性的严重害虫。文中阐述了麦蚜的发生为害规律、为害损失以及防治指标,根据麦蚜的发生为害特点,提出了麦蚜的综合防治对策及防治措施:调整作物布局,加强栽培管理,选用抗耐蚜,病品种,保护利用天敌,并加之以药剂防治。

小农户庭园作物有害生物综合治理项目-国际培训班在北京成功举办

根据印度尼西亚农业与庭园作物部庭园作物生产司作物保护处的要求，经我国农业部批准，由中国农业科学院植物保护研究所及依托本所的植物病虫害生物学国家重点实验室承办，为印度尼西亚小农户庭园作物有害生物综合治理项目的技术人员举办的农业有害生物综合治理(IPM)的短期国际培训班已园满结束。

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 。

小麦叶片表面蜡质及其与品种抗蚜性的关系

建立了一套适宜小麦表面蜡质的提取和气相色谱-质谱联用(GC-MS)分离和鉴定的方法,测定了16种不同小麦品种的叶表蜡质成分,初步分析了不同抗虫品种及不同生育期各组分的变化动态与趋势.从小麦表面蜡质的提取物中分离和鉴定出30余种化合物,为9种烷烃、7种脂肪醇、10种脂肪酸、2种醛和2种酮;并以GC-MS进行组分鉴定,以峰面积值为指标,定量计算和比较表面蜡质各组分的含量,其中主要成分是脂肪醇,占68.1%,仅C28醇就占分离物质总量的50.14%,其次为烷烃,再次为脂肪酸和醛,酮含量最低.抗蚜与感蚜小麦品种表面蜡质的组成变化不大,但大多数组分的含量差异明显,其中醇、酸和醛的含量均有随小麦品种抗蚜性增强而升高的趋势;不同生育期,小麦表面蜡质各组分的含量也存在明显差异,在小麦孕穗-抽穗期,抗蚜小麦品种中C28醇、C30醇及总醇的含量高于感蚜小麦品种.室内、田间小麦苗期及孕穗-抽穗期表面蜡质中的C28醇,C28酸、C18酸、C18烯酸,C26醛、C28醛的含量则随抗性增加而升高.研究结果可为进一步开展小麦表面蜡质单一组分对麦蚜寄主选择和抗蚜作用影响研究奠定基础.