转录组学在储粮害虫研究中的进展

转录组测序技术能将组织或细胞在不同生理条件下的差异基因量化,是探索基因功能和揭示特定生物学过程中分子机理的必要手段。储粮害虫是严重危害储藏粮食的一类害虫,从转录组水平揭示储粮害虫生长发育、关键基因功能、抗药性分子机制等成为研究热点,促进了对储粮害虫特别是无参考基因组信息的害虫的研究。因此,本文从生长发育相关基因的挖掘、组织特异性基因、与微生物互作机制、对环境胁迫的响应机制、磷化氢抗性机理和植物精油杀虫机理等方面综述了转录组学在储粮害虫研究中的应用,旨在为储粮害虫的深入研究和储粮害虫防治技术的开发提供参考。

线粒体编码基因Nad5、Nad6和Atp6参与锈赤扁谷盗磷化氢抗性形成

【背景】锈赤扁谷盗(Cryptolestes ferrugineus)是重要储粮害虫,其对磷化氢(phosphine)抗性问题尤为突出。线粒体是生物体的重要细胞器,是昆虫进行呼吸代谢反应的核心场所,其中线粒体编码基因参与调节昆虫呼吸速率、能量代谢以及细胞信号转导等生理过程。【目的】明确线粒体编码基因在锈赤扁谷盗磷化氢抗性形成过程中的作用。【方法】通过CO_(2)检测仪测定锈赤扁谷盗不同磷化氢抗性种群试虫的呼吸速率;利用RT-qPCR技术解析线粒体编码基因在磷化氢抗性水平和呼吸速率均差异最大的锈赤扁谷盗太仓和上海种群试虫中的表达模式,并进行线粒体复合体I和V的活性测定;通过RT-qPCR技术研究关键线粒体编码基因Nad5、Nad6和Atp6对磷化氢胁迫响应的表达模式以及胁迫后线粒体复合体I和V的活性变化。利用RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术沉默锈赤扁谷盗线粒体编码基因Nad5、Nad6和Atp6,同时分析上述基因被有效沉默后试虫呼吸速率和磷化氢敏感性变化情况。【结果】锈赤扁谷盗呼吸速率与磷化氢抗性水平呈负相关关系,即害虫呼吸速率均随磷化氢抗性倍数增加而显著下降。RT-qPCR结果表明线粒体编码基因在锈赤扁谷盗磷化氢极高抗种群(太仓种群,RR=1 906.8)表达量显著低于相对敏感种群(上海种群,RR=1.4),且线粒体复合体I和V的酶活性与线粒体基因表达模式相一致。锈赤扁谷盗经磷化氢熏蒸胁迫后,关键线粒体编码基因Nad5、Nad6和Atp6被显著抑制,线粒体复合体I和V的酶活性均显著降低。注射dsRNA有效沉默关键线粒体编码基因Nad5、Nad6和Atp6后,锈赤扁谷盗呼吸速率显著降低,磷化氢敏感性显著下降。【结论】线粒体编码基因参与锈赤扁谷盗磷化氢抗性形成。

环境胁迫对锈赤扁谷盗呼吸速率及线粒体编码基因表达水平的影响

【背景】线粒体是生物体内一种重要细胞器,是细胞消耗氧和产生能量物质三磷酸腺苷(ATP)的主要场所,在生物体抵抗逆境过程中发挥重要作用。锈赤扁谷盗(Cryptolestes ferrugineus)是一种世界性储粮害虫,具有极强的环境适应性。【目的】分析锈赤扁谷盗呼吸速率及线粒体编码基因对不同环境胁迫的响应,探究线粒体在锈赤扁谷盗抗逆境胁迫中的应激反应。【方法】根据锈赤扁谷盗线粒体基因组数据鉴定获得线粒体编码基因,并设计相应实时荧光定量PCR(RT-qPCR)引物。通过生物测定方法得出锈赤扁谷盗对熏蒸剂(甲酸乙酯)、植物源杀虫剂(鱼藤酮)和储粮保护剂(阿维菌素)的毒力回归方程及LC30,并用该浓度对试虫进行后续药剂胁迫处理。利用RT-qPCR技术解析锈赤扁谷盗线粒体编码基因的时空(不同发育阶段和幼虫不同组织)表达模式。最后,使用CO_(2)检测仪和RT-qPCR技术研究锈赤扁谷盗在高温(35和40℃)、甲酸乙酯、鱼藤酮、阿维菌素、饥饿等逆境胁迫下呼吸速率的变化以及线粒体编码基因的表达模式。【结果】共设计12个线粒体编码基因(除nad6)的定量引物。RT-qPCR结果显示这些线粒体编码基因在3龄幼虫阶段均具有较高表达水平,且线粒体基因在3龄幼虫马氏管中特异性高表达。此外,高温胁迫下锈赤扁谷盗呼吸速率呈现显著上升趋势,线粒体编码基因nad2、cytb及cox2表达水平显著上升,而nad4、nad4L、cox3及atp6则呈现显著下调趋势。甲酸乙酯熏蒸胁迫下锈赤扁谷盗呼吸速率显著降低,12个线粒体编码基因均显著下调表达,其中nad4L和nad5的表达水平仅为对照组的3.48%和1.91%。鱼藤酮和阿维菌素胁迫下锈赤扁谷盗呼吸速率均显著降低,且除cox2外的线粒体编码基因表达量均显著下调。饥饿胁迫下锈赤扁谷盗呼吸速率显著降低,且随着胁迫时间增加,线粒体编码基因表达水平下调愈加显著。【结论】锈赤扁谷盗呼吸代谢速率以及线粒体编码基因表达水平在不同逆境条件下均发生显著变化,暗示线粒体在锈赤扁谷盗适应高温、药剂和饥饿胁迫过程中发挥重要作用。

超声处理对鲫鱼皮胶原蛋白的自组装行为和理化性质影响

为研究超声处理对鲫鱼皮胶原纤维形成和理化性质的影响,本实验比较了超声处理前后胶原蛋白的自组装动力学、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳图谱、荧光光谱、圆二色光谱、纤维形态和NIH/3T3细胞增殖能力。结果表明:超声功率100~200 W、超声时间1~10 min时,鲫鱼皮胶原蛋白的自组装成核期明显缩短,纤维生成率增加;当超声功率为600 W或超声时间大于10 min时,鲫鱼皮胶原蛋白的亚基开始降解,胶原I型特征弱化;超声处理后,胶原纤维的正负Cotton效应比值呈现下降趋势,荧光吸收强度明显增加,发射波长蓝移约3 nm,胶原蛋白疏松多孔,其纤维形态均匀;细胞增殖实验结果表明,在超声功率100~200 W和超声时间1~10 min的范围内,超声波处理能够显著改善鲫鱼皮胶原蛋白的NIH/3T3细胞增殖能力(P<0.05);在200 W处理1 min后可使鲫鱼皮胶原蛋白的NIH/3T3细胞增殖活性提高10.1%。因此,适度超声处理能够促进鲫鱼皮胶原蛋白的自组装进程,有效改善其结构及理化特性,为鲫鱼皮胶原蛋白改性提供一种新的方法。

充氮气调储藏对普通晚粳大米品质的影响

充氮气调是国际公认的绿色储粮技术。以江苏普通晚粳大米为试材,研究其在不同氮气浓度(88%、93%、98%)气调处理和不同储藏温度(10、20、30℃)下大米品质指标的变化规律。结果表明:在20℃条件下,不同浓度充氮气调组大米的水分含量均在12.85%~13.15%间波动,显著低于常规储藏组;高浓度充氮气调处理(93%和98%)对大米的脂肪酸值、丙二醛含量、电导率的变化有显著减缓作用,也能明显抑制大米淀粉最终粘度和吸水率的快速增加,而大米峰值粘度和衰减值的变化与常规储藏组无显著差异。同时,探究了在10、20、30℃条件下,98%氮气浓度气调储藏对大米水分含量、脂肪酸值、丙二醛含量、电导率、糊化特性、吸水率的影响,结果发现除丙二醛含量外,其余指标在10℃时变化最平缓。综合来看,充氮气调(98%)和低温(10℃)协同处理能较好地延缓普通晚粳大米的品质劣变。

充氮气调储藏对普通晚粳大米品质的影响

充氮气调是国际公认的绿色储粮技术。以江苏普通晚粳大米为试材,研究其在不同氮气浓度(88%、93%、98%)气调处理和不同储藏温度(10、20、30℃)下大米品质指标的变化规律。结果表明:在20℃条件下,不同浓度充氮气调组大米的水分含量均在12.85%~13.15%间波动,显著低于常规储藏组;高浓度充氮气调处理(93%和98%)对大米的脂肪酸值、丙二醛含量、电导率的变化有显著减缓作用,也能明显抑制大米淀粉最终粘度和吸水率的快速增加,而大米峰值粘度和衰减值的变化与常规储藏组无显著差异。同时,探究了在10、20、30℃条件下,98%氮气浓度气调储藏对大米水分含量、脂肪酸值、丙二醛含量、电导率、糊化特性、吸水率的影响,结果发现除丙二醛含量外,其余指标在10℃时变化最平缓。综合来看,充氮气调(98%)和低温(10℃)协同处理能较好地延缓普通晚粳大米的品质劣变。

纳米材料用于害虫防治的研究进展

传统害虫防治方式容易造成环境污染、农药残留、害虫抗药性增加、误杀害虫天敌等问题,在害虫防治新型替代物及控制措施方面,纳米材料赋予了其新功能。文中综述了现阶段国内外纳米材料通过直接应用、包埋技术、DNA干扰技术等方式防治害虫的方法,并对其防治效果及作用机理进行了介绍。研究表明,纳米材料在粮食害虫领域具有巨大的应用前景。

酶法提取米糠水溶性膳食纤维工艺及性质

为了提取米糠水溶性膳食纤维,采用蛋白酶辅助提取米糠水溶性膳食纤维。利用Plackett-Burman试验设计和正交试验优化米糠水溶性膳食纤维提取工艺,并对米糠水溶性膳食纤维的理化性质进行研究。结果表明,碱性蛋白酶能够充分酶解米糠水溶性膳食纤维中的蛋白质,促使膳食纤维与蛋白分离,提高水溶性膳食纤维的提取率。L9(34)正交试验最终确定最优提取工艺:底物浓度0.9%,加酶量3500 U/g,酶解pH 9.5。米糠水溶性膳食纤维的持水性为76.17%,其膨胀力为14.02 mL/g。研究结果表明,米糠水溶性膳食纤维是一种优良的食源膳食纤维。