生物土壤结皮：荒漠昆虫食物链的重要构建者

干旱荒漠地区由于水分因子的限制,其植被分布以不连续的高等植物斑块与隐花植物及其结皮的斑块镶嵌为其主要特征,构成了独特的荒漠植被景观格局。作为荒漠生态系统的主要组成者,荒漠昆虫与生境的关系,特别是与高等植物之间的食物链关系已得到大量的文献报道。本文基于野外调查和实验室模拟观测,发现了尖尾东鳖甲(Anatolica mucronata)对藓类结皮有取食现象,哈蛃(Haslundichilis sp.)对地衣结皮有取食现象。证实了生物土壤结皮直接参与了荒漠昆虫食物链和食物网的构成,为深入了解生物土壤结皮在荒漠生态系统中的功能和地位提供了实验证据。

荒漠昆虫小胸鳖甲抗菌肽Attacin基因的克隆及低温表达模式分析

昆虫在低温冷驯化过程中会发生很多基因表达的改变， 从转录组层面上开展广泛的研究有助于全面认识昆虫对冷响应的分子机制。为了对荒漠昆虫小胸鳖甲Microdera punctipennis的 4℃低温转录组数据中一个上调表达的Attacin基因（MpAttacin1）进行深入了解并分析其对低温诱导的响应情况， 本研究通过生物信息学分析对该基因进行了鉴定， 并利用实时荧光定量PCR对其在低温下的mRNA水平进行了检测。结果表明： 获得的MpAttacin1 cDNA长度为523 bp， 包含一个456 bp的开放阅读框和67 bp的5′端非翻译区。MpAttacin1编码含有151个氨基酸残基的多肽， N端含有17个氨基酸的信号肽序列。同源性分析表明， 其氨基酸序列与其他鳞翅目、 双翅目和鞘翅目昆虫的抗菌肽Attacin具有30%~40%的一致性。以邻接法（neighbor-joining， NJ）构建的系统进化树表明， 小胸鳖甲Attacin1与其他鞘翅目昆虫的Attacin起源于共同的祖先， 属于Attacin_C超家族。实时荧光定量PCR分析结果显示， 在4℃与-4℃低温胁迫时， MpAttacin1基因的转录都呈现先升高后降低的应激反应趋势， 但在对低温的响应时间和强度上有所不同。在4℃处理5 h和9 h后， MpAttacin1的表达量分别为对照组的2.3和3.8倍， 而在-4℃处理7 h和9 h后， 分别为对照组的2.4和1.5倍。这些研究表明， 除已知的抗菌功能外， Attacin在昆虫的低温适应过程中可能也发挥着重要的作用。

生物土壤结皮对荒漠昆虫多样性的影响

生物土壤结皮广泛分布在干旱半干旱地区与寒区荒漠,是荒漠生态系统的主要组成和景观特征之一,其重要性已被大量的研究报道所证实。然而,关于生物土壤结皮与昆虫种类多样性之间关系的研究却很少。本文以腾格里沙漠东南缘的沙坡头地区半固定沙丘柠条-油蒿群落和固定沙丘柠条-油蒿群落为观测样地,选择具有不同类型生物土壤结皮分布的植被群落为观测样方。昆虫的调查采用100m×100m的样方,利用样筐和网捕法收集昆虫,记录昆虫数量,采集标本在室内进行鉴定。结果表明:与无结皮覆盖的植被区相比,生物土壤结皮在地表的覆盖显著地增加了昆虫的多样性和种的丰富度,其中以苔藓和地衣为主的结皮覆盖的植被样方中昆虫种的多样性和丰富度显著地高于以蓝藻和藻类为主的结皮样方。生物土壤结皮对荒漠昆虫多样性的贡献可能是由于稳定了土表、改善了植被系统中的土壤环境,为昆虫,特别是幼虫阶段提供相对适宜的土壤生境或部分食物来源。

荒漠昆虫小胸鳖甲抗冻蛋白MpAFP698对酿酒酵母的低温保护作用

昆虫抗冻蛋白作为天然无毒副作用的低温和冷冻保护剂,在发酵菌种的保藏方面具有很好应用前景。为了验证荒漠昆虫小胸鳖甲(Microdera punctipennis)抗冻蛋白Mp AFP698对酵母菌的抗冻和抗低温保护效果,对Mp AFP698抗冻蛋白进行原核表达和纯化,获得了具有活性的融合抗冻蛋白MBP-Mp AFP698。将质量浓度为1、10、30μg/m L的MBP-Mp AFP698添加到酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中,在-7和-20℃冷冻处理酵母菌液不同时间;以10μg/m L的抗冻蛋白在4、0、-50℃处理酵母菌液,在-20℃反复冻融处理,观察菌落形态并统计菌种存活率。结果表明,添加抗冻蛋白组的酵母存活率显著优于未加抗冻蛋白的对照组,1μg/m L就有保护效果,10μg/m L保护效果最好,说明昆虫抗冻蛋白能以极低的浓度发挥低温保护作用。

宁夏荒漠草原昆虫数据库系统

荒漠草原昆虫在草原生态中起着重要的作用。在深入调查宁夏荒漠草原地区昆虫的相关信息之后,基于ASP技术和SQL技术,建立了宁夏荒漠草原昆虫数据库系统。通过该系统可查询宁夏荒漠草原昆虫的分布、形态特性、生活方式、危害途径、防治措施等。该系统将为宁夏荒漠草原昆虫与植被资源保护、虫害治理以及荒漠草原保护等提供重要的科学依据和基础信息。

荒漠甲虫小胸鳖甲几丁质酶基因MpCht8c的克隆、鉴定与低温表达

为了挖掘荒漠昆虫小胸鳖甲Microdera punctipennis的耐寒性相关基因,从其4℃转录组数据库筛选出差异表达的几丁质酶基因片段394seq2,检测其编码蛋白的几丁质酶活性,研究该基因的表达对低温胁迫的响应情况。采用RACE技术扩增394seq2的5′端和3′端,克隆全长序列,将其ORF构建至原核表达载体pET28a,导入Transetta(DE3)感受态细胞,诱导表达融合蛋白,Western blot法检测表达蛋白的正确性;二硝基水杨酸法测定几丁质酶活性,qRT-PCR技术探究低温表达谱。结果表明,394seq2的5′-UTR为39 bp,3′-UTR为181 bp;ORF为1 140 bp。系统进化树显示该序列与赤拟谷盗几丁质酶8(TcCHT8)聚为一支,命名为MpCht8c。MpCht8c编码379个氨基酸,分子量为41.2 kDa,理论等电点pI为4.67。MpCHT8c含有完整的几丁质酶结构基序,其N端含有几丁质酶催化域,内有一个类18家族几丁质酶的保守基序KXXXXXGGW,中部是一段富PEST的连接区,C端是几丁质酶结合域,属于IV型昆虫几丁质酶。Western blot结果表明His-MpCHT8c在大肠杆菌中正确表达;融合蛋白粗酶液的几丁质酶活性为1.89 U/mL。在4℃冷胁迫0.5 h和5-9 h时Mpcht8c出现两个上调表达峰值,约为对照的2倍。研究表明荒漠昆虫小胸鳖甲的几丁质酶MpCHT8c具有几丁质酶活性,MpCht8c基因的表达可快速响应4℃低温胁迫。研究结果有助于深入研究几丁质酶在小胸鳖甲耐寒性方面的作用机理。