基于DNA条形码的稻蓟马、稻叶蝉和稻飞虱种类鉴别

目的:研究DNA条形码技术在稻田小型害虫稻蓟马、稻叶蝉和稻飞虱种类鉴别中的适用性。方法:利用DNA条形码的通用引物对稻田3种稻蓟马、5种稻叶蝉和3种稻飞虱的线粒体细胞色素C氧化酶亚基I(Cytochrome c oxidase subunit I,COI)基因序列进行扩增、测序和分析,以Kimura-2-parameter(K2P)模型计算种间和种内遗传距离,并以邻接法(Neighbor-Joining,NJ)构建系统发育树。结果:通过PCR扩增测序结合GenBank公共序列筛选获得11种水稻害虫COI序列共34条,其序列长度位于646~658 bp之间,且碱基组成存在明显的A+T碱基偏向性。K2P遗传距离分析结果显示,11种水稻害虫的种内和种间平均遗传距离分别为0.002和0.326,最大种内和最小种间遗传距离分别为0.004和0.091,种内与种间遗传距离之间存在显著的条形码间隙(barcode gap)。系统发育分析结果显示,NJ进化树中同一物种昆虫聚集于同一进化分支,聚类分析与形态学鉴定结果一致。结论:基于COI基因的DNA条形码技术可以准确鉴别我国水稻上三类小型害虫——稻蓟马、稻叶蝉和稻飞虱。

褐飞虱clip丝氨酸蛋白酶基因NlCSP4的克隆及功能分析

Clip丝氨酸蛋白酶(clip-domainserineprotease,CSP)是广泛存在于昆虫体内的一类结构保守、功能多样的蛋白质水解酶类,在昆虫生长、发育和免疫等诸多生理过程中发挥重要功能。本研究克隆并鉴定获得一个褐飞虱CSP编码基因NlCSP4(GenBank登录号:OK018340),其cDNA序列全长1911bp,编码636个氨基酸,预测蛋白质分子量为69.29kD,等电点为9.02。NlCSP4蛋白N端包含一段由25个氨基酸残基组成的信号肽和一段由44个氨基酸残基组成的clip结构域,C端具有CSP蛋白家族典型的Tryp_SPc结构域,且其中包含特异性保守的His-Asp-Ser催化中心三元件。系统发育分析表明NlCSP4与其他同属半翅目昆虫的CSP在NJ进化树上聚为一支,而与鳞翅目昆虫CSP亲缘关系较远。qRT-PCR分析显示,NlCSP4基因表达具有明显的时空特异性,其在雌成虫中的表达量最高,且高龄若虫期(4龄和5龄)表达量显著高于卵期和1~3龄若虫期;NlCSP4基因在褐飞虱雌成虫脂肪体、肠道和卵巢中均有表达,且在脂肪体中表达量最高;金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性细菌)和金龟子绿僵菌(丝状病原真菌)诱导72h内NlCSP4表达量均显著上调,但大肠杆菌(革兰氏阴性细菌)短时间(36h内)诱导效果不明显。显微注射NlCSP4基因dsRNA可显著抑制褐飞虱5龄若虫NlCSP4的表达水平。生物测定试验表明,NlCSP4干扰后褐飞虱5龄若虫存活率显著下降,且对金龟子绿僵菌侵染的抵御能力显著降低。本研究结果初步证实了褐飞虱NlCSP4在宿主生长发育和免疫防御过程中发挥重要调控作用,可作为开发RNAi介导的褐飞虱防控技术中的一个重要潜在靶标。

褐飞虱内共生菌研究进展

褐飞虱Nilaparvata lugens是我国及东南亚地区水稻上的主要害虫,其体内存在的大量共生菌是褐飞虱生物防治中尚未开发的一类重要微生物资源。褐飞虱内共生菌种类丰富多样,目前研究主要集中于其初级共生真菌——类酵母共生菌(yeast-like symbiotes,YLS)和2类次级共生细菌——沃尔巴克氏体Wolbachia和杀雄菌Arsenophonus。早期关于褐飞虱内共生菌的分离及种类鉴定主要采用体外离体培养、克隆文库构建以及PCR-变性梯度凝胶电泳等传统技术。近年来,宏基因组和高通量测序技术的应用极大拓展了褐飞虱内共生菌种类多样性研究的深度。内共生菌不仅参与褐飞虱的营养代谢,为宿主提供氨基酸、维生素和甾醇等必需营养物质以满足宿主正常的生长发育和繁殖,同时还可以介导宿主的致害性变异、抗药性产生和病原物防御等生理过程。鉴于内共生菌在褐飞虱生长发育及环境适应过程中的重要作用,利用内共生菌对褐飞虱进行生物防控已成为目前研究的一大热点,并展现出良好的应用前景。该文对褐飞虱内共生菌的主要种类及其生物学特性进行介绍,对其分离鉴定技术和多样性分析技术进行总结,并对褐飞虱内共生菌的生物学功能进行系统综述,最后对内共生菌在褐飞虱生物防治过程中的应用潜能及存在问题进行探讨,并对今后褐飞虱内共生菌相关研究进行展望。