小麦吸浆虫小热激蛋白基因Hsp21.9的克隆及在滞育过程与温度胁迫下的表达特性

【目的】小麦吸浆虫(Sitodiplosis mosellana)是最重要的小麦害虫之一,滞育使其度过酷暑和严寒。本研究旨在探讨小麦吸浆虫小热激蛋白(small heat shock protein,sHsp)基因Hsp21.9在滞育中的作用。【方法】利用RACE和RT-PCR技术从小麦吸浆虫滞育前幼虫中克隆Hsp21.9全长cDNA序列;利用生物信息学软件对其核苷酸和编码蛋白特性进行分析;采用RT-qPCR技术分析Hsp21.9在滞育进程(滞育前、滞育、滞育后静息期和滞育后发育)不同阶段幼虫及夏滞育幼虫在短期(≤120 min)极端高温(35-50℃)和越冬幼虫在短期(≤120 min)极端低温(0--15℃)胁迫下的表达模式;通过大肠杆菌原核表达系统诱导表达及纯化其编码蛋白,采用吸光值法测定重组蛋白抑制猪心苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase,MDH)热聚沉的能力。【结果】克隆获得了cDNA全长为1 087 bp的小麦吸浆虫Hsp21.9,命名为SmHsp21.9(GenBank登录号:KT749988),其开放阅读框长度为582 bp,编码193个氨基酸,其中谷氨酸含量最高(12.4%),半胱氨酸含量最低(0.5%);预测的蛋白分子量为21.9 kD,等电点为5.67。SmHsp21.9氨基酸序列具有小热激蛋白家族典型的α-晶体结构域,该结构域由6个β-折叠组成,其在空间上形成β-三明治结构。蛋白序列相似性和系统进化分析表明,SmHsp21.9蛋白与长角亚目昆虫摇蚊(Chironomus riparius)Hsp27的相似性最高、亲缘关系最近。RT-qPCR分析结果表明,小麦吸浆虫滞育不同时期幼虫SmHsp21.9表达量存在显著差异,进入滞育后表达量显著降低,10月后逐渐升高,滞育后静息阶段的12月和翌年1月显著高于其他季节。与未处理的对照相比,35-45℃高温、-5--10℃低温处理可显著诱导越夏、越冬幼虫SmHsp21.9的表达,以30-60 min处理诱导效果较明显;高于50℃或低于-15℃诱导效果不明显。获得的SmHsp21.9重组蛋白可显著抑制MDH在高温(43℃)下聚集,具有显著的分子伴侣活性。【结论】小麦吸浆虫SmHsp21.9的表达不仅受滞育发育影响,而且受环境温度的调控,其可能参与滞育的启动和终止,且与滞育期间的耐热和耐寒性相关。

中国和CIMMYT小麦品种Bx7亚基超量表达基因(Bx7^OE)的分子检测

高分子量谷蛋白亚基Bx7的超量表达对提高小麦面筋强度有重要作用。利用反相高效液相色谱(RP-HPLC)和STS标记检测了163份中国和CIMMYT小麦品种(系)的高分子谷蛋白亚基Bx7超量表达基因(Bx7OE)。结果表明,TaBAC1215C06-F517/R964标记和TaBAC1215C06-F24671/R25515标记可分别在含有Bx7OE基因的材料中扩增出447bp和844bp的特异带,在不含Bx7OE基因的材料中无相应目标带,两个STS标记的检测结果完全一致。在163份小麦品种(系)中,11份品种(系)含有Bx7OE基因,占总数的6.7%。RP-HPLC与STS标记检测结果一致。利用这两个STS标记可以方便、快速、准确地检测Bx7OE基因。

麦红吸浆虫的灾害与成灾规律研究 Ⅱ.灾害出现的影响因子与控制

小麦吸浆虫作为小麦的重要害虫能够成灾,内在条件在于其生活隐蔽、幼虫滞育与多态性、潜伏土壤中隔年或多年羽化、种群数量增长迅速,具r型与k型生态对策的优势特性。小麦作为承灾体,对麦红吸浆虫的危害有一系列防御机制,表现出不选择性、机械抗性、生化抗性等多层次的综合抗性。种植感虫小麦品种,抽穗期与吸浆虫的羽化高峰期相吻合,是出现灾害的基本条件。在半湿润和干旱地区,小麦生态系统的自然环境因子,如地形地势、土壤、温度、降雨、光照、风、天敌,以及农业生产措施如水利工程与灌溉、品种更换、种植制度、土壤耕作、施用农药、施肥、播期等田间管理措施与水平,对麦红吸浆虫发生与暴发成灾有交互影响作用。小麦品种的抗性程度、保持土壤湿度的灌溉条件与雨量、种植制度及农田农药的施用情况是麦红吸浆虫发生与成灾的关键因子,新灌区对麦红吸浆虫的灾害应特别引起注意。麦红吸浆虫灾害发生的过程分为孕育期、潜伏期、预兆期、暴发期、持续期、衰减期、平息期7个阶段。根据灾害出现各阶段的特征,提出了控制策略与监控措施。

不同品种小麦发芽过程中淀粉酶活力变化规律的研究

以26个小麦品种(系)为材料,研究了小麦发芽过程中淀粉酶的变化。结果表明,小麦α-淀粉酶和β-淀粉酶的活力均随发芽天数的增加而增大直至达最大值,不同品种同一发芽阶段的小麦其β-淀粉酶活力差别较大,同一品种同一发芽阶段的小麦其β-淀粉酶活力是α-淀粉酶的100倍左右。

小麦品种对麦红吸浆虫的抗性及抗性种质资源创新应用研究进展

本文综述了20世纪后50年以来,国内外有关小麦品种对麦红吸浆虫抗虫性鉴定的常用方法、数学模型鉴定法以及较适用的定级标准;概括介绍了避害性、形态抗虫性和生化抗虫性三个方面的研究情况;指出多层次、综合性抗性遗传和蛋白带存在与诱导抗虫性有关;介绍了与抗虫性密切相关的性状,初步认为遗传机制属数量遗传,不可能是单基因遗传,起码是寡基因遗传;介绍了抗麦红吸浆虫种质资源创新应采取双轮回选择杂交系谱法,有目的地将不同抗虫基因逐代积累,选育了一批抗性亲本和新品种。

小麦品种抗吸浆虫鉴定

１９９１～１９９４年利用一套较完整的田间抗性鉴定方法，对４４３个生产品种、后备品种及抗源进行了抗吸浆虫鉴定。结果表明，参试品种（系）对吸浆虫的抗性差异显著。高抗、中抗和低抗的品种（系）分别占参试材料的１３．１％、１２．９％和２８．１％，其中冀麦２３、２４和２５号、遗４１７９、４１５４、４１８８、郑太育一号等１８个品种（系）对吸浆虫连续几年表现出稳定的抗性。鉴定结果为生产和育种部门利用抗虫品种提供了科学依据。

冬小麦对麦红吸浆虫抗性机制研究初报

在虫圃鉴定1254份材料的基础上,对10个不同抗性品种进行了抗性机制研究。研究表明,小麦抗麦红吸浆虫抗性品种植株高,穗部密度大,旗叶长而窄,内颖尖隐伏数多,内颖弧口宽,植株茎、叶和颖壳被蜡质程度重,有被毛,颖壳硬而厚。测定了不同抗性品种(系)的未害子粒和被害粒中某些生化物质,明确了小麦品种对吸浆虫的抗性是以诱导抗性为主的多因子综合抗性。总酚、单宁和可溶性糖是影响其生化抗虫性的关键因子,总酚尤为重要。

小麦品种抗麦红吸浆虫的研究现状与展望

对小麦品种进行麦红吸浆虫抗性鉴定及抗性机制研究是培育抗虫品种、对麦红吸浆虫实行综合治理的基础工作。本文综述了20世纪50年代以来国内外对小麦品种进行麦红吸浆虫抗性鉴定的大田自然感虫鉴定法、虫圃人工接虫鉴定法、室内鉴定法、数学模型鉴定法,以及目前抗性鉴定所应用的等级评价标准和已取得的抗性鉴定结果;详细介绍了小麦品种抗麦红吸浆虫的形态抗虫机制、避虫机制以及生化抗虫机制中营养物质和次生代谢物质与品种抗虫性的关系。大量研究结果表明,小麦品种对麦红吸浆虫的抗性主要表现在抗性品种以其独特的穗形特征及避害性来阻止其产卵或取食,或通过产生有毒的次生物质或营养上的欠缺使其取食后不能正常发育而死亡。本文还对今后的研究趋势进行了展望。

小麦品种抗麦红吸浆虫鉴定及抗性评价

2004—2006年利用一套较完整的田间抗性鉴定方法,对425份生产推广品种(审定品种)、优质麦、区试品种及品种资源进行了抗麦红吸浆虫鉴定。结果表明,不同小麦品种(系)对麦红吸浆虫的抗性差异显著,抗性较好的品种(系)有56份,其中高抗占13.18%、中抗占12.71%、低抗占23.29%、感虫占20.47%、高感占30.35%。在近年已审定品种中,石7221、良星99、1457、衡71-3、中麦9、石新822、石家庄11号7个品种对麦红吸浆虫均表现出较稳定的抗性。鉴定出对麦红吸浆虫抗性较好的新品系18份,没有鉴定出对麦红吸浆虫抗性较好的优质麦品种,其鉴定结果为生产和育种部门利用抗虫品种提供了科学依据。

长江流域小麦品种(系)的品质状况分析

对连续两年(2004年和2005年)参加国家冬小麦区试长江流域(上游组和中下游组)的12个小麦品种(系)的8个品质性状及其与产量性状的关系进行了分析。结果表明:仅1个品种达到国标弱筋专用小麦品种品质指标;环境因素对容重、沉降值和稳定时间等品质指标的影响较大,其他品质性状主要由相应基因控制,受环境因素影响较小;蛋白质含量与湿面筋含量、沉降值与稳定时间、沉降值与最大抗延阻力、沉降值与拉伸面积,以及最大抗延阻力与拉伸面积等性状间在2004年和2005年均呈显著正相关;供试小麦品种的产量与品质性状间基本上无显著的相关关系,有效穗数与沉降值、有效穗数与稳定时间在两年度均呈显著正相关。

小麦抽穗期与麦红吸浆虫成虫发生期的同步性及其受害程度

通过2012年在麦红吸浆虫发生田对小麦不同生育期进行套袋保护,明确了小麦抽穗期为麦红吸浆虫侵害的敏感期。采用生态位重叠率的计算方法,统计2012—2013年不同品种的抽穗期与麦红吸浆虫发生期的同步性,结果表明,同步性越高,产量损失越重,具有显著的相关关系。同时,品种抽穗期的成虫累计发生量与产量损失有显著的相关性。成虫发生期与抽穗期同步或吻合导致小麦受害而不是扬花期,所以在缺乏抗虫品种的情况下,应采取抽穗期化学保护进行防治。

54份CIMMYT小麦材料抗白粉病分析

选用来自我国不同地区的20个白粉病菌毒性菌株,对54个CIMMYT小麦品种(系)进行抗病性分析.结果表明:(1)34个品种(系)含有抗病基因,以Pm8基因出现频率最高,有15个品种(系)携带该基因;(2)参试主效基因中,Pm1、Pm3e、Pm5、Pm6和Pm7基因已丧失对我国白粉菌的抗性,Pm16和Pm20基因的抗性最强;(3)50个1B/1R易位系品种(系)中31个含有抗病基因,48%的抗病1B/1R易位系可检测到Pm8基因.根据田间成株期病程曲线下面积(AUDPC)聚类分析结果,可将54份材料分为高抗、中抗、中感和高感4类,7个品种(系)不含任何主效抗病基因而田间表现中到高的抗性,是典型慢病性品种.

河北省小麦红吸浆虫发生规律及综合防治技术的研究

作者于1986～1989年对河北省小麦吸浆虫的发生规律及综合防治技术进行了研究,查明了该省发生的吸浆虫是小麦红吸浆虫,一年发生一代,虫茧在土中越夏、越冬,长达10个多月.活动幼虫有随土温变化而垂直移动的习性,且与小麦生育期相一致.作者提出了“以种植抗虫品种为主,药剂主攻蛹期、成虫期扫残的化学防治为辅”的综合防治技术.三年来.经河北大面积应用,有效地控制了红吸浆虫为害,取得了显著效益.

不同小麦品种(系)对小麦吸浆虫田间抗性鉴定

利用一套较完整的小麦吸浆虫田间抗性鉴定方法对我国主要小麦产区推广或即将推广的 5 2 5分优良品种及材料对小麦吸浆虫的抗性在田间进行了鉴定。结果表明 ,不同小麦品种 (系 )对小麦吸浆虫抗性有显著差异 ,抗性较好的品种 (系 )有 6 2份 ,其中高抗占 2 85 %、中抗 3 0 4%、低抗 5 90 %。S山东 92 880 2、百农 12、河农 842 4、郑农 8号、豫展 1号、中麦 9号

富硒矿粉对不同小麦品种(系)富硒效应的初步研究

对小麦鄂恩4号、998042 2个品种(系)施用3种不同含硒量的富硒矿粉,结果表明:①施用富硒矿粉能够提高小麦植株的含硒量,3种矿粉处理的茎、叶含硒量为0.032～0.055 mg/kg,平均0.043 8 mg/kg,比对照增加143.3%;②高含硒量富硒矿粉的效果优于低含硒量矿粉,但施用含量为1 494 mg/kg矿粉的小麦茎叶平均含硒量比含量为104 mg/kg的矿粉仅高65.81%,说明较低含量的矿粉同样具有应用价值;③不同时期的小麦含硒量不同,苗期较低、后期较高,说明硒元素在小麦中存在着一个积累过程;④不同遗传基础小麦品种(系)的聚硒效果不同,鄂恩4号小麦的富硒效果优于998042品系,两者在苗期的差别较大,灌浆期的差别较小。

粘板对小麦吸浆虫成虫的诱捕效果

【目的】明确不同颜色、不同高度粘板对小麦吸浆虫成虫的田间诱捕效果,寻找小麦吸浆虫成虫发生动态监测的科学方法。【方法】2010-04-05,在陕西省西安市长安区选择发生小麦吸浆虫越冬后出土幼虫虫口基数不等的麦田4块,采用自制大小为30 cm×20 cm,颜色分别为黄色、红色和蓝色的3种粘板,研究粘板颜色、设置高度(下沿距地面高度分别为40,70和110 cm)对小麦吸浆虫成虫诱捕效果的影响。最后进行了自制粘板以及市售10 cm×10 cm自带黏胶黄色粘板(以下简称市售黄色粘板)和性诱剂诱芯对小麦吸浆虫成虫田间诱捕试验。【结果】不同颜色、不同高度粘板均能诱捕小麦吸浆虫成虫,但诱虫量差异很大,其中以下沿距地面40 cm、自制黄色粘板的诱虫效果最多,诱虫量显著高于其他两种颜色、两种高度处理的自制粘板,市售黄色粘板和性诱剂诱芯的诱虫量均较少。【结论】自制黄色粘板可以作为一种有效的小麦吸浆虫成虫诱捕手段,用于监测小麦吸浆虫成虫的发生动态,在田间使用时以下沿距地面40 cm为宜。

麦红吸浆虫幼虫滞育状态及其核酸含量变化研究

周年系统调查结果表明,麦红吸浆虫滞育幼虫以两种状态存在,一种是结茧幼虫,即圆茧;另一种是裸露幼虫。一般情况下,结茧幼虫占绝大多数,裸露幼虫所占比例较小,两者的比例随季节有所变化。滞育幼虫的RNA含量因季节而不同,春季活动阶段明显上升;而DNA含量随季节不同变化较小,无一定的规律性。同一时期淘捡的裸露幼虫和结茧幼虫,其RNA或DNA含量基本相似,不同时期的含量变化趋势相同,表明二者的滞育本质是一样的,可能存在滞育程度的差异。

麦红吸浆虫的灾害与成灾规律研究 Ⅰ.灾害出现的空间格局与周期性

根据关中地区麦红吸浆虫成灾的历史记载,及1948～2002年对吸浆虫在关中成灾的实际调查分析,结果表明,麦红吸浆虫灾害的空间格局特征是团块式,出现在局部地区,分布不均匀,团块大小不一,小到100～200m2,大到数公顷。麦红吸浆虫的灾害按照出现成灾田块的多少分为无灾( 级)、微灾( 级)、小灾( 级)、中灾( 级)和大灾( 级)5个等级,利用阶比法绘制陕西关中地区灾害阶比图,统计分析表明,陕西关中地区从1911～2002年的92年中,出现小灾( 级)以上灾害16年,占17.39%,成灾5次,相隔10年,19年,1年,32年;出现中大灾( 级与 级)10年,占10.87%,成灾4次,相隔1年,30年,1年;出现大灾( 级)7年,占7.60%,成灾3次,相隔1年,32年,均无明显的周期性。持续大灾2次,为1950～1952年和1985～1987年,均持续3年,相隔32年。是否具有30多年出现1次大灾的周期性,还需继续观察验证。每次大灾发生的地区不同,陕西关中地区20世纪50年代与80年代出现的2次连续3年大灾( 级),1950～1952年灾害最重的是关中中部的周至、户县、礼泉、兴平、武功,西部宝鸡地区(市)较轻,而1985～1987年严重灾害出现在西部的宝鸡地区(市)。

麦红吸浆虫越冬幼虫分布格局与抽样技术再研究

采用研究昆虫种群空间分布格局的经典方法 ,通过对 3块地 6个样点各 1 0 0个样方连片逐一取样调查、频次分布拟合和 5种聚集指标分析表明 ,麦红吸浆虫越冬幼虫的田间分布格局为聚集分布 ,最适合奈曼分布型 ,其次适合负二项分布型。聚集强度因田块和样点而异 ;聚块面积为 1 0 cm× 1 0 cm或 1 0 cm× 2 0 cm,从而从理论上证明了目前小麦吸浆虫调查中所采用的 31 .85 πcm2× 2 0 cm或 1 0 cm× 1 0 cm× 2 0 cm取样单位是合理的。室内模拟“Z”字形、棋盘式、双对角线和平行线 4种抽样方法各 5、1 0、1 5个样方抽样结果比较表明 ,以双对角线 1

小麦吸浆虫监测方法评价

介绍并评价了小麦吸浆虫的主要监测方法,包括淘土法、成虫监测法、有效积温和温湿度组合法等,特别介绍了国外最新使用的黄色板诱集法和性信息素诱集法。