莲草直胸跳甲3个气味结合蛋白基因的克隆与表达分析

气味结合蛋白昆虫嗅觉通讯过程中的重要蛋白质,参与昆虫气味识别的第一步反应,在昆虫觅食、聚集、求偶和寻找产卵场所等活动中起重要作用。为明确莲草直胸跳甲(Agasicles hygrophila)气味结合蛋白基因(OBP)表达特征,初步了解其功能,对3个OBP基因进行了克隆与生物信息学分析,并通过实时荧光定量PCR分析了它们在不同组织中的相对表达量。结果显示,AhygOBP27、AhygOBP32与AhygOBP44的开放阅读框分别为351、408、423 bp,其编码的蛋白质是分子量较小的酸性可溶性蛋白质。其中,AhygOBP27主要在雌雄虫的触角、头、足、翅中表达;AhygOBP32主要在雌雄虫的触角、足、翅以及雄虫的头中表达;AhygOBP44主要在雌雄虫的触角、头、足中表达。这3个基因在雌雄成虫触角中的表达水平均显著高于其他组织,其中AhygOBP27与AhygOBP44在雌性触角中的表达水平显著高于雄性;AhygOBP32在雄性触角中的表达水平显著高于雌性。推测这3个基因在莲草直胸跳甲嗅觉识别过程中起重要作用,AhygOBP27和AhygOBP44可能与识别寄主植物挥发物和寻找产卵地相关,AhygOBP32可能参与雄虫识别雌虫释放的性信息素。

莲草直胸跳甲短神经肽F受体基因sNPFR的克隆及表达分析

为明确莲草直胸跳甲(Agasicles hygrophila)短神经肽F受体AhsNPFR功能及其表达特点,为探索莲草直胸跳甲生防作用奠定理论基础,利用PCR技术克隆鉴定莲草直胸跳甲AhsNPFR基因并进行生物信息学分析,通过实时荧光定量PCR技术分析其在莲草直胸跳甲不同发育时期和组织中的时空表达谱。结果表明,克隆获得基因AhsNPFR全长1 669 bp,开放阅读框1 257 bp,编码418个氨基酸;预测其蛋白质分子质量为48.11 ku,理论等电点为8.21,AhsNPFR具有7个典型保守跨膜结构域,属于GPCRs家族,系统进化树分析表明,其与玉米根萤叶甲Diabrotica virgifera virgifera sNPFR亲缘关系最近。AhsNPFR基因在不同发育阶段均有表达,在1龄幼虫中的表达量最高,是卵中表达量的9.06倍;在卵中表达量最低;雌成虫的表达量显著高于雄成虫。AhsNPFR基因在不同组织中均有表达,在3龄幼虫后肠中显著高表达,是脂肪体表达量的12.21倍;在雌雄成虫后肠显著高表达,并在所有组织中均没有雌雄表达差异。

全球气候变化对喜旱莲子草和莲草直胸跳甲潜在分布的影响

为了探究气候变化场景下喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和莲草直胸跳甲(Agasicles hygrophila)适宜生态空间和潜在地理分布的变化,采用构建MaxEnt生态位模型的方法,模拟了当前气候下2个物种的潜在分布区以及未来气候变化对其潜在分布的影响.结果表明:当前气候条件下,与喜旱莲子草的潜在分布相比,莲草直胸跳甲的潜在分布范围较大.未来气候场景下,预计喜旱莲子草适生区面积减少10.16%,新增27.69%,其17.53%的适生区分布范围会发生变化;预计莲草直胸跳甲适生区面积减少1.02%,新增15.52%,其14.50%的适生区分布范围会发生变化.2个物种在不同未来环境变量下的适生区面积均大于当前的潜在分布面积.

莲草直胸跳甲热激蛋白90基因的分子特征、表达模式及对温度胁迫的响应

莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila是世界性入侵杂草空心莲子草Alternanthera philoxeroides的专食性天敌,冬季低温和夏季高温会影响其种群数量从而降低防控效果。为进一步探讨莲草直胸跳甲对温度胁迫适应性的分子生态机制,本研究对其热激蛋白90(AhHSP90)进行了蛋白结构、磷酸化修饰及系统发育等生物信息学分析,并采用荧光定量PCR检测了AhHSP 90基因的时空表达动态及不同温度胁迫后的表达。RT-qPCR结果显示,AhHSP 90在莲草直胸跳甲整个生活史及雌成虫各组织中均有表达;高温(30、35和40℃)、低温(-5、0、5、10、15和20℃)胁迫2 h后,AhHSP 90在高温40℃下表达显著升高,但在其他温度下无显著差异。根据对AhHSP 90分子特征、表达模式以及对温度胁迫的响应等方面的综合分析,推测其可能在莲草直胸跳甲发育及抵抗高温过程中发挥着重要的作用。

短时高温暴露对莲草直胸跳甲生殖特性的影响

以莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila Selman & Vogt为对象,测定了在不同高温(37,39,41,43,45±0.5℃)下暴露1h后,莲草直胸跳甲成虫寿命、产卵前期、产卵量及后代存活力等生殖适应性指标的差异。结果表明:(1)莲草直胸跳甲成虫寿命随暴露温度的升高而降低,25℃恒温条件下,雌成虫寿命平均为37.4d,而45℃高温暴露1h后,雌虫寿命仅为20.0d;(2)莲草直胸跳甲雌虫的产卵前期随暴露温度升高而显著延长,25℃恒温条件下雌虫产卵前期平均为4.1d;39℃高温暴露1h后产卵前期延长至4.8d,45℃高温暴露1h后延长至7.3d;(3)短时高温暴露显著降低莲草直胸跳甲的单雌产卵量,25℃恒温条件下单雌产卵量平均为965.1粒,39℃暴露1h后,其产卵量为638.7粒,45℃暴露1h后低于260粒;(4)短时高温暴露对莲草直胸跳甲后代存活能力有显著的影响,随着温度的升高,F1代卵的孵化率从95.4%降低至89.2%,F1代成虫的羽化率从87.0%下降到71.3%。以上结果表明,短时高温暴露导致莲草直胸跳甲生殖适应性下降。

莲草直胸跳甲生殖系统与繁殖特性研究

为了解与莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila繁殖密切相关的结构与行为特性,结合显微解剖和室内观察,对该跳甲雌雄成虫的生殖系统构造、雌成虫卵巢发育进度以及繁殖特性进行了研究。结果表明:莲草直胸跳甲雌性生殖系统包括卵巢、侧输卵管、中输卵管、受精囊及其附腺,左右卵巢一般不对称,单侧有12~16根卵巢管,受精囊豆芽状,卵巢管为端滋式;雄性生殖系统由睾丸、侧输精管及附腺、射精管和阳茎及附属器官组成,阳基叉式。根据相关形态特征,卵巢发育进度可分为发育初期(Ⅰ级)、卵黄沉积前期(Ⅱ级)、成熟待产期(Ⅲ级)、产卵盛期(Ⅳ级)和产卵末期(Ⅴ级)5个级别,各等级在卵巢分区长度(原卵区、生长区和成熟区)及怀卵量上存在显著差异。成虫羽化2d后即可进行交配,16:00-18:00时为交配高峰期,雌成虫产卵高峰期12:00-16:00时,且偏好在寄主植株中部偏上叶片背部产卵;22~32℃时,雌性成虫的寿命和产卵总量随温度的上升而逐渐下降,25~30℃间差异不显著,但32℃时产卵前期延长至7.2d,寿命和产卵量显著下降,表明32℃不利于莲草直胸跳甲繁殖。因此,推测32℃及以上持续高温造成的子代卵量急剧减少,可能是该跳甲夏季...

莲草直胸跳甲在不同生态型空心莲子草上的化蛹适应性

对莲草直胸跳甲在不同生态型空心莲子草上化蛹能力的研究表明:美国和重庆种群对不同生态型空心莲子草的化蛹适应性无显著差异;空心莲子草的生态型是影响莲草直胸跳甲化蛹能力的重要因子,在水生型草上化蛹能力显著高于湿生型和旱生型;水生型空心莲子草的直径大小不影响跳甲的化蛹能力,而陆生型空心莲子草的直径是影响其化蛹能力的重要因子;在陆生型草上,随着生长环境水分的降低,莲草直胸跳甲对直径较大的空心莲子草有很强的选择性;该虫在不同生态型草上的化蛹率与化蛹位置有关。莲草直胸跳甲能有效地控制水生型空心莲子草,对陆生型草可起到一定程度的抑制作用。

莲草直胸跳甲Hsp70基因克隆及高温表达分析

为揭示热激蛋白（heat shock proteins,Hsps）基因和莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila温度胁迫适应性的关系,克隆了莲草直胸跳甲Hsp70基因序列,采用实时荧光定量PCR的方法检测了25-42.5℃莲草直胸跳甲成虫体内Hsp70的表达情况。结果表明：所克隆序列含有Hsp70家族的典型基序和位点,并与其它昆虫Hsp70的序列相似性很高,其中与马铃薯甲虫的相似性达到94%,表明所克隆序列为Hsp70靶基因,并对序列进行了系统进化分析;莲草直胸跳甲Hsp70的诱导起始温度为32.5℃（Ton）,诱导最高温度为37.5℃（Tmax）;Hsp70的Tmax能代表莲草直胸跳甲的耐受极限温度,是揭示物种耐受性的很好指标。本研究结果表明Hsp70在莲草直胸跳甲的高温适应性中可能起重要作用。

2,4-D二甲胺盐对莲草直胸跳甲生存和繁殖的影响

为探究除草剂在防治喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)的过程中对其天敌昆虫的影响,采用不同浓度的2,4-D二甲胺盐浸叶处理的喜旱莲子草饲喂莲草直胸跳甲,连续饲喂7d后,考察了莲草直胸跳甲的繁殖、存活和发育情况。结果表明,2,4-D二甲胺盐可显著降低莲草直胸跳甲成虫的取食量,且抑制作用随药剂浓度升高和取食时间延长而显著增强;较高浓度(1.72～3.44g·L^(-1))的2,4-D二甲胺盐还会导致莲草直胸跳甲雌成虫存活率和产卵量的明显降低,卵孵化率、幼虫存活率和蛹羽化率也显著降低。可见,高浓度(1.72～3.44g·L^(-1))的2,4-D二甲胺盐对莲草直胸跳甲的生长发育和繁殖有显著不利影响,在防治喜旱莲子草时,应将2,4-D二甲胺盐的施用浓度控制在0.22～0.86g·L^(-1)内。

不同生态型的喜旱莲子草对莲草直胸跳甲化蛹能力的影响

喜旱莲子草 (Alternantheraphiloxeroides)是一种水陆两栖的外来杂草 ,我国 1986年从美国引进了该草的专食性天敌莲草直胸跳甲 (Agasicleshygrophila)进行生物防治。该天敌的化蛹能力受喜旱莲子草不同生态型的影响 ,从而影响到其生物防治的效果。从形态解剖的角度结合天敌和寄主植物的田间生理生态学研究了其机理。结果表明 :水生型喜旱莲子草无次生结构 ,而陆生型则具紧密的次生结构和丰富的晶体 ;不同生态型的喜旱莲子草茎秆形态和结构特征有显著差异 ,同一生态型草不同位置结构特征也存在显著差异。主成分分析和聚类分析结果表明当λ =3.5 6时 ,不同生态型不同节间位置可分为 3类 ,这 3类正好可解释田间喜旱莲子草受控制的情况。相关分析表明莲草直胸跳甲的化蛹率与茎秆节间长、茎秆外直径、髓腔成简单正相关 ,与皮层薄壁细胞厚度和密度、维管束厚度及髓腔薄壁细胞的厚度成简单负相关 ;用逐步回归建立了化蛹率与形态和解剖结构特性的模型 (y =1.5 332 -0 .2 4 83x3 - 0 .0 5 12x4- 1.6 349x5- 0 .95 77x6 R2 =0 .9999) ,表明茎秆直径大小不是影响莲草直胸跳甲化蛹能力的最重要因子 ,主要原因为维管柱的厚度 ,其次髓部薄壁细胞厚度、皮层密度和皮层厚度也不同程度影响了莲草直胸跳甲的化蛹能力。

入侵种喜旱莲子草天敌--莲草直胸跳甲的生物学特性

喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides(Mart.)Griseb.)是一种水陆两栖的重要外来入侵种,是中国国家环保局公布的首批9种重要外来入侵植物之一。莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila Selma&Vogt是目前控制喜旱莲子草最有效的天敌昆虫。对该虫的形态特征和行为习性作了描述。卵块成"八"字形,孵化需要高湿度的保持;幼虫有趋嫩性,幼龄幼虫一般取食叶片的下表皮,2、3龄幼虫取食量很大;老熟幼虫在茎秆上咬一个圆形的洞,进入茎秆中化蛹,并咀嚼咬下的植物组织,吐出后塞住洞口;成虫羽化6d后交尾,雌虫产卵于顶叶的背面。

莲草直胸跳甲成虫产卵选择性及叶位与幼虫发育适合度的关系

采用室内自由选择法和发育测定法研究莲草直胸跳甲(Agasicles hygrophila)成虫对喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)叶位的产卵选择性及后代发育与不同叶位叶片的适合度。结果表明:(1)莲草直胸跳甲成虫嗜好在中部叶片的叶背产卵,以在第2对叶上的选择系数最高,选择率为35.18%,与第1对叶上的28.03%差异不显著,但显著高于对其他叶位的选择系数;(2)相对于在叶表进行取食,初孵幼虫显著趋向在叶背,且这样取食的1龄幼虫存活率高、发育历期显著缩短,这与雌虫选择在叶背产卵的习性相符,说明其选择有一定生物学意义,即有利于后代发育;(3)叶龄对莲草直胸跳甲各龄幼虫发育有显著影响,叶位越低,各龄幼虫的发育历期越长,但存活率上以取食第1叶位的为最高。

利用光谱特征评价莲草直胸跳甲对喜旱莲子草的控制效果

为建立快速有效的喜旱莲子草生物防治效果评价技术体系,采用基于成像光谱遥感技术的多波段光谱辐射仪,研究了利用冠层光谱特征值评价天敌昆虫莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila对喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides控制效果的方法。结果表明,莲草直胸跳甲取食引起喜旱莲子草冠层光谱变化,在可见光区绿光波段(中心波长约560 nm)和近红外波段(中心波段810 nm),喜旱莲子草冠层光谱反射率随莲草直胸跳甲密度的增加逐渐下降,而在红光波段(中心波长约660 nm)呈上升趋势。莲草直胸跳甲取食还导致喜旱莲子草植被指数的变化。在近红外区760～810 nm波段莲草直胸跳甲的控制效果与喜旱莲子草冠层光谱反射率呈极显著负相关,相关系数为-0.92,故可将760～810 nm波长范围作为监测莲草直胸跳甲对喜旱莲子草控制效果的敏感波段。

莲草直胸跳甲不同发育阶段内参基因的筛选与验证

[目的]实时定量PCR(qPCR)是基因表达研究的重要技术手段,但其结果的准确性取决于内参基因,本研究筛选莲草直胸跳甲不同发育阶段稳定表达的内参基因,为后续基因表达研究奠定基础。[方法]使用qPCR测定了9个昆虫常见的候选内参基因(β⁃actin、RPL13a、RPS18、UBC、EF⁃1α、RPS6、GAPDH、α⁃Tubulin和β⁃Tubulin)在莲草直胸跳甲不同发育阶段的表达,利用ΔCt、geNorm、NormFinder和BestKeeper 4种程序综合评估了9个内参基因的表达稳定性,并用小分子热激蛋白基因(shsp20.8)对内参基因的稳定性进行了验证。[结果]莲草直胸跳甲不同发育阶段的最适内参基因为RPS18和RPL13a,shsp20.8在使用最稳定和最不稳定的内参基因用于数据标准化时,结果差异显著,表达量最高的虫态分别为卵和蛹期。[结论]本文证实了稳定的内参基因对qPCR试验结果准确性至关重要。

温度对莲草直胸跳甲成虫繁殖特性和卵孵化的影响

莲草直胸跳甲是恶性入侵杂草喜旱莲子草的有效天敌。为探明莲草直胸跳甲成虫繁育的适宜温度条件和卵的低温冷藏适期,本文研究了莲草直胸跳甲成虫在25、27、30、32、35℃下的存活、取食和产卵特性及卵在15℃下冷藏不同时期的孵化率。结果表明:在25～35℃,莲草直胸跳甲成虫的生存曲线差异显著;随着温度的升高,雌雄成虫寿命呈缩短趋势,表现为25℃>32℃>35℃;但27和30℃的生存曲线与25和32℃差异均不显著。温度对莲草直胸跳甲成虫的取食量和产卵量均有显著影响,在25～35℃,随着温度的升高,跳甲的取食量和产卵量呈下降趋势;成虫期取食量、日均产卵量和世代产卵量表现为25℃>27℃、30℃>32℃>35℃;成虫期取食量和世代产卵量呈显著正相关,相关系数为0.960。将莲草直胸跳甲卵在15℃下冷藏1～10d后转移至25℃,其孵化率均可达100%,但孵化进度则有差异,孵化高峰期随着冷藏时间的延长而提前。与未经冷藏的卵(对照)相比,在15℃下冷藏1d,莲草直胸跳甲卵的始孵化日提前1d,但高峰期不变,均在第5天;在15℃下冷藏4、7和10d后,其孵化高峰期分别较对照提前1、2和3d。可见,在25～35℃时,25℃是莲草直胸跳甲成虫存活、取食和产卵的最适宜温度,35℃则最不适合。莲草直胸跳甲卵在15℃下冷藏1～10d均不会影响其孵化率。

温度对2个地理种群莲草直胸跳甲成虫产卵量及存活率的影响

【背景】温度对莲草直胸跳甲种群增长具有重要作用,了解引进的莲草直胸跳甲泰国种群的温度适应性,同时与福州本地种群相比较,可以有效地利用其防治空心莲子草。【方法】采用室内继代饲养的方法,设置3个温度,对莲草直胸跳甲福州本地种群和泰国热带种群的成虫产卵量及存活率进行了研究。【结果】在相同温度条件下,泰国热带种群的繁殖力显著高于福州本地种群。随着温度的升高,泰国热带种群和福州本地种群的产卵量均有显著下降,但泰国热带种群的产卵量均稍高于福州本地种群。在3个试验温度下,莲草直胸跳甲泰国热带种群的成虫寿命较福州本地种群的寿命长。【结论与意义】莲草直胸跳甲泰国热带种群对温度的适应性和繁殖力强,更容易构建种群,有利于对空心莲子草的生物防治。

莲草直胸跳甲释放量对其种群构建的影响

【背景】莲草直胸跳甲是外来入侵杂草空心莲子草的专一性天敌,其田间种群密度直接影响对空心莲子草的控制效果。研究莲草直胸跳甲的种群动态和扩散速度对于适时和适量投放莲草直胸跳甲防治空心莲子草具有重要意义。【方法】2008年5月底,在湿地环境的空心莲子草上释放不同密度的莲草直胸跳甲后,对其进行了持续至12月的种群动态调查。【结果】莲草直胸跳甲种群在6～7月和10～11月分别出现2个明显的高峰期。在湿地、旱地和水田3种生境的空心莲子草上释放莲草直胸跳甲后的扩散动态调查表明,莲草直胸跳甲在旱地的扩散能力强于湿地和水田,放虫后18d,距释放中心点6m处,旱地生境的种群数目大于湿地生境和水田生境。【结论与意义】应用莲草直胸跳甲防治空心莲子草的释放适期为早春5～6月,在不同生境进行释放时,需根据其扩散能力确定适宜的释放点密度和释放量。

高CO_2浓度对莲草直胸跳甲幼虫取食量及其体内生化物质的影响

在实验室条件下,分别测定了高CO2浓度(750μL·L-1)和对照CO2浓度(370μL·L-1)2个不同CO2浓度下莲草直胸跳甲幼虫取食量的变化,比较3龄幼虫体内营养物质含量和消化酶活性等指标的变化。结果表明,高CO2浓度处理下,莲草直胸跳甲幼虫取食量显著增加;3龄幼虫体内蛋白含量较对照CO2浓度处理幼虫的蛋白显著增加,总氨基酸含量差异不显著;莲草直胸跳甲3龄幼虫体内消化酶(淀粉酶和胃蛋白酶)的酶活力显著降低。高CO2浓度影响莲草直胸跳甲幼虫的取食量、营养物质含量和消化酶活性,对其生长发育有一定的影响。

莲草直胸跳甲Hsp70蛋白的生物信息学分析

根据莲草直胸跳甲Hsp70基因的EST序列,利用电子克隆的方法获得莲草直胸跳甲Hsp70基因,通过生物信息学方法对该基因编码蛋白进行了保守结构域、疏水/亲水性、亚细胞定位、信号肽等理化性质和分子特性分析。结果表明,莲草直胸跳甲Hsp70基因全长2 216 bp,完整读码框1 899 bp,编码632个氨基酸残基,分子量为69.45 k Da,等电点为6.00;编码蛋白含有Hsp70的完整保守结构域和典型签名序列;具有的典型细胞质基序和亚细胞定位分别表明Hsp70位于细胞质中。研究结果可为深入研究该基因的生物学功能奠定基础。