角倍蚜气味结合蛋白和化学感受蛋白基因的鉴定及表达谱

【目的】通过对角倍蚜Schlechtendalia chinensis气味结合蛋白(odorant-binding proteins, OBPs)和化学感受蛋白(chemosensory proteins, CSPs)基因进行鉴定和表达谱分析,为研究OBPs和CSPs在角倍蚜嗅觉感知中的功能提供理论依据。【方法】基于角倍蚜基因组和不同发育阶段转录组数据,通过生物信息学方法鉴定和筛选角倍蚜OBPs和CSPs的基因序列;利用邻接法对角倍蚜与其他半翅目昆虫OBPs和CSPs的氨基酸序列进行系统发育分析;根据角倍蚜OBP和CSP基因在不同发育阶段(干雌、干母、春迁蚜、秋迁蚜、越冬若蚜、雌性蚜和雄性蚜)转录组数据中的TPM(tags per million)值进行表达丰度分析,结合qRT-PCR方法检测角倍蚜OBP和CSP基因在不同发育阶段的相对表达量。【结果】从角倍蚜基因组和转录组数据中鉴定出12个OBP基因(SchiOBP2-10,SchiOBP13-15)和9个CSP基因(SchiCSP1-2,SchiCSP4-10);系统发育分析发现,角倍蚜OBPs和CSPs与其他蚜虫OBPs和CSPs聚在一起形成多个同源亚群,具有可信的同源进化关系。不同发育阶段转录组表达丰度和qRT-PCR检测的时空表达谱表明,SchiOBP3/6和SchiCSP1/4/6/9/10在干母中高表达,SchiOBP4/10/14和SchiCSP2/5/7在雄性蚜中高表达,SchiOBP2在干母和雄性蚜中均高表达,SchiOBP7和SchiCSP8在春迁蚜中高表达,SchiOBP8/13/15在秋迁蚜中高表达,SchiOBP9在越冬若蚜中高表达,表明这些基因可能在角倍蚜寻找寄主植物和搜寻配偶的嗅觉识别过程中发挥着重要作用。【结论】本研究鉴定和明确了角倍蚜OBP和CSP基因及其在不同发育阶段的表达特征,为进一步研究角倍蚜嗅觉相关蛋白的功能及瘿蚜与寄主植物的化学通讯机制提供了依据。

角倍及盐肤木叶片形态构造解剖分析

对盐肤木叶片的解剖分析后初步认为，角倍蚜选择盐肤木复叶叶翅作为寄生部位，是由盐肤木叶片的形态构造所决定的，叶翅的厚度是小叶的２．３倍。叶翅栅栏组织与海绵组织的比率只有小叶的１／５，角倍蚜干母寄生于叶翅的致倍效果明显好于小叶，寄生在小叶上角倍壁的厚度、平均重量均小于寄生于叶翅上的角倍，无叶翅或叶翅狭窄的滨盐肤木不宜作为角倍林的夏寄主树。角倍具发达的贮存组织和通气组织。角倍形成１月后，瘿壁的厚度停止增长，虽然以后近５个月内其直径增长十几倍，体积增长数百倍，但瘿壁厚度保持不变。

角倍倍园主要生态因子对五倍子产量的影响

树、藓、虫是五倍子生产中必不可少的3要素,倍园中树、藓、虫数量组配状况直接影响五倍子产量。首次运用正交设计方法,研究了倍树密度、植藓面积和春迁蚜挂放量对五倍子产量的影响,对五倍子产量线性效应的大小顺序为挂虫量>倍树密度>植藓面积;3要素间亦存在明显的交互效应。

角倍蚜在冬夏寄主上的分布规律

角倍由角倍蚜Schlechtendaliachinensis（Bell）寄生在盐肤木RhuschinensisMill和滨盐肤木R.chinensisvar．raxburghii（DC）Rehd．叶上致瘿而形成，约占五倍子总产量的80％。藓圃上越冬若蚜和盐肤木林中角倍的分布均属聚集分布。影响越冬若蚜和角倍聚集度的主要生态因子分别为藓长势、湿度、光照和树与藓的距离、风向、风速。于母和雏倍分布在盐肤木和滨肤木的第5～11片叶上，其中7～9片叶上干母数和雏倍数超过50％。干母数与雏倍数存在着显著的线性关系。盐肤木上：y1=3.3394＋0.7662x1，r1=0．9994**滨盐肤木上：y2=3.6707＋0.7431x2，r2=0.9894**

五倍子——角倍的爆裂机制初步研究

角倍是五倍子的主要代表种类,是由角倍蚜(Schlechtendalia chinensis Bell)取食盐肤木(Rhus chinensis Mill)叶翅部位,促使叶翅发育变态,进而形成虫瘿。角倍虫瘿会在秋季爆裂,内部的秋迁蚜会出来迁飞至第二寄主苔藓上进行繁殖和越冬。是什么机制导致角倍虫瘿会爆裂一直未见于相关研究报道中。本文在角倍生长发育稳定期,通过人工去除角倍内部的角倍蚜蚜虫,进行观察和测定角倍的生长发育变化和最后爆裂情况。结果显示,处理样本中38个人工处理去除瘿内蚜虫的角倍有35个样本数(占比92.11%)到最后不爆裂,3个样本(占比7.89%)坏死;而对照样本的正常角倍(没有去除瘿内蚜虫)中100%爆裂。由此得出结论,角倍蚜是角倍爆裂的主导因子,进而可以推测出角倍蚜瘿内的世代——第三代有翅干雌(秋迁蚜)在操控角倍的爆裂。

角倍蚜及其寄主植物盐肤木游离氨基酸研究

[目的]明确角倍蚜、角倍与寄主盐肤木协同生长过程中游离氨基酸变化的营养关系。[方法]用全自动氨基酸分析仪Biochrom30+检测角倍发育初、中、后期的角倍蚜、角倍、有倍叶、无倍叶及无角倍盐肤木叶片(CK)的游离氨基酸含量,分析不同时期各试样游离氨基酸总量(FAA)、昆虫必需氨基酸总量(EAA)、昆虫必需氨基酸总量与检出物质总量比值(EAA/TAA)及几种游离氨基酸含量的变化。[结果]表明:不同时期各试样均检出32种游离氨基酸(包括17种蛋白氨基酸和15种非蛋白氨基酸),2种其他组分(不含氨),其中,游离氨基酸含量从大到小依次为角倍蚜(5.569)>角倍(2.122)>有倍叶(0.560)>无倍叶(0.537)>CK(-0.114)。从角倍生长初期至后期,角倍蚜体内必需氨基酸总量呈递增变化,而其他材料EAA/TAA变化幅度从大到小依次为CK(1.73%)>有倍叶(0.52%)=无倍叶(0.52%)>角倍(0.43%)>角倍蚜(0.02%),但角倍蚜EAA/TAA稳定为(27.91±0.01)%,角倍蚜对寄主盐肤木叶片EAA/TAA的变化幅度有显著减缓影响。在角倍生长发育期间,角倍蚜体内精氨酸和苯丙氨酸含量均增加2.93倍;而寄主植物组织中脯氨酸含量发生变化,增幅大小为角倍(0.028)>有倍叶(0.003)>无倍叶(-0.001)>CK(-0.018)。[结论]角倍蚜取食盐肤木不会改变寄主盐肤木叶片中游离氨基酸组分,但可使其游离氨基酸含量增加;在角倍生长过程中,盐肤木植株游离氨基酸总量与角倍蚜个体数量和角倍体积的增加趋势基本一致,反映了角倍蚜取食与盐肤木防御之间的平衡。

角倍蚜及其寄主数量与角倍产量关系的研究

倍林中倍蚜及其冬、夏寄主在数量上如何配置才能获得倍子高产,是倍子生产中一个极其重要的问题。本文首次报道了三者数量与倍子产量的关系,也首次提出了依雏倍数估测倍子产量的方法。文章指出,在夏寄主充足的前提下,每亩倍林植侧枝匐灯藓(含原有藓)25～30m^2,每m^2接种秋迁蚜6～8万头,让倍蚜自然繁衍,即可获得较高产量。

角倍蚜虫瘿对盐肤木光合特性和总氮含量的影响

通过温室栽培和接种实验,以接种角倍蚜形成虫瘿的盐肤木和未接种角倍蚜的盐肤木为实验材料,测定和分析虫瘿对盐肤木光合特性和不同组织氮含量的影响。结果表明虫瘿对盐肤木的光合作用形成扰动,与对照植株相比较:(1)有虫瘿复叶的最大净光合速率升高,其中虫瘿初期、中期和后期分别升高14.49%、32.17%和42.01%;虫瘿还引起无虫瘿复叶最大净光合速率升高,但中期以后下降到正常水平;(2)虫瘿中期有虫瘿复叶的光饱和点升高、无虫瘿复叶光饱合点下降;虫瘿初期和中期有虫瘿复叶的光补偿点升高、无虫瘿复叶光补偿点下降;(3)虫瘿初期引起有虫瘿复叶及邻近无虫瘿复叶暗呼吸速率升高,但中期和后期影响不显著。虫瘿对盐肤木光合作用的扰动程度与小叶的位置和虫瘿生长时期密切相关。同时,虫瘿改变了盐肤木叶片氮含量分布,其中虫瘿外壁、有虫瘿复叶和无虫瘿复叶的氮含量分别为1.13%、1.98%和2.14%,这可能是营养物质从无虫瘿复叶流向有虫瘿复叶,并最终流向虫瘿,满足虫瘿和瘿内蚜虫生长需求的原因。

角倍蚜越冬期间的生物学特性和数量变动

虫瘿内飞出的秋迁蚜到达冬寄主并产幼蚜者,其比例很小,产于冬寄主上的幼蚜也只有一部分能取食而继续生长发育,其中,一部分发育为性母,一部分发育为无翅孤雌成蚜。越冬蚜的死亡率特别高,大约90%以上在一龄若蚜阶段死亡。此种数量变动规律为其遗传特性所决定,环境因子,特别是藓层水分状况对越冬蚜存活的影响也极大。

大棚模拟条件下角倍蚜春季迁飞数量动态及其与气象因子的关系

2009—2011年,在四川峨眉对大棚模拟条件下角倍蚜春季的迁飞数量及其与气象因子的关系进行观察分析,结果表明春迁蚜的迁飞活动与天气条件密切相关,在迁飞期内,当日平均气温≥9℃、最高气温≥13℃、平均相对湿度≤80%,春迁蚜开始迁飞;当日平均气温≥15℃、最高气温≥22℃、日照时数≥7 h、平均相对湿度≤65%,春迁蚜大量迁飞。在迁飞初期和中期,春迁蚜迁飞数随气温升高而增加。当天气条件适宜时,春迁蚜日迁飞数量的变化为单峰型,前期和末期低、中期高;当迁飞期内遭遇激烈降温,日迁飞数量波动较大,呈双峰或多峰型,同时迁飞期延长、迁飞率和单位面积迁飞量下降。相关分析与主成分分析结果:春迁蚜日迁飞数与平均气温、日最高气温和日照时数呈极显著正相关(P<0.001),与平均相对湿度、最小相对湿度呈显著负相关(P<0.05),与日最低气温和降水量相关性不显著(P>0.1);表明温度和湿度是影响春迁蚜迁飞的关键因子,日照次之。

角倍蚜虫瘿的组织学结构与功能解析

五倍子是一类具有重要的经济价值的蚜虫虫瘿,在中医、化工、纺织、食品等行业用途广泛。角倍是我国五倍子生产中最重要的一种,是由角倍蚜Schlechtendalia chinensis在盐肤木Rhus chinensis叶轴翅上刺激形成,产量占我国五倍子总产量的75%以上。本研究发现五倍子虫瘿柄部分化出了异常膨大的木质部与叶轴直接相连以稳定支撑虫瘿。虫瘿壁由疏松的薄壁组织构成,有效降低了虫瘿重量并维持虫瘿的足够硬度。柄部除了异常膨大的木质部外,还分布有大量的维管束及裂生道,并从虫瘿柄部一直延伸至虫瘿末端。维管束及裂生道有大量弯曲的细小分枝,形成包裹整个虫瘿的网状结构。从内壁到外壁维管束与裂生道逐渐减小,这既能防止外源微生物入侵,也有效阻止虫瘿内水分向外挥发,保持了虫瘿内蚜虫所需的高湿度生境。内壁大量的分枝有利于虫瘿内蚜虫吸收营养,网状分枝结构在有限倍体中增大了裂生道及维管束数量、体积与表面积,使其能运输更多的营养及提供最大面积的物质交换场所。封闭的虫瘿外壁长有大量绒毛,绒毛中分布有气孔,绒毛有保护功能,可以抵御其它食草动物的攻击;虫瘿内壁粗糙,凹凸不平,有利于蚜虫的附着,同时增加了内壁的表面积;内壁中还分布有大量的缝隙和孔,这些缝隙可以吸收蚜虫排泄的蜜露,使瘿内能保持清洁。本文通过解析角倍蚜虫瘿的结构和功能,从生态学角度阐明蚜虫与植物之间相互适应关系,为研究昆虫与植物协同进化提供新的有力证据。

角倍蚜瘿内世代营养环境的初步研究

盐肤木幼嫩复叶萌发早晚不同 ,其内含可溶性糖、单宁和维生素C的浓度有较大的变幅 ,与角倍蚜的致倍率呈正相关关系 ,氨基酸总量则变化较小。不同产量水平典型样地的调查与分析结果表明 :含氮较高的叶片不利于角倍蚜的寄生 ,而土壤的有机质含量或氮素水平与叶组织的氮浓度有着密切的联系。通过调控寄主林的营养环境 ,削弱盐肤木的抗蚜性 。

角倍单宁酸和没食子酸含量的比较及影响因子分析

采用皮粉法和高效液相色谱法分别测定了我国五倍子主产区14个产地角倍的单宁酸和没食子酸含量,分析角倍单宁酸和没食子酸含量与倍子性状及环境因子间的相关性。结果表明:14个产地角倍的单宁酸含量为61.59%68.30%,平均含量64.49%;没食子酸含量为70.35%77.61%,平均含量73.92%;倍壁厚度为1.552.01 mm,倍子密度为0.16 0.33 g.mL-1。方差分析表明不同产地角倍的单宁酸含量、没食子酸含量、倍壁厚度和倍子密度差异显著。相关分析结果:单宁酸含量与没食子酸含量呈显著正相关,单宁酸和没食子酸含量分别与4—8月的月均温呈显著负相关,而与倍壁厚度、倍子密度及经纬度、海拔、湿度等环境因子相关性不显著,表明温度是影响倍子质量的主要环境因子。聚类分析将14个产地的角倍分为3类,分别代表了优良、中等和一般的类群。

人工培养角倍蚜的生物学基础

角倍约占五倍子总量的70％～80％,单产很低。角倍生产的绝大部分工作是培养角倍蚜。把角倍蚜的生物学特性和角倍生产技术结合起来研究,发现角倍产量低的主要原因是角倍蚜瘿外时期生活力弱、生殖量小及倍蚜种群自然增长率低。欲获得角倍高产稳产,必须合理地增加冬寄主藓量和接种到藓上的虫量,并选择和创造适宜角倍蚜越冬和迁飞的环境,以增加致瘿虫型——干母的数量。

盐肤木施肥效应及角倍蚜营养环境初步研究

对盐肤木叶片成分分析结果表明 :寄生角倍的叶片与正常叶片相比 ,叶组织内的氨基酸和Vc的浓度由 11.0 6 % ,1.15 %降低到 7.85 %和 0 .6 8% ,幅度很大 ;总N和单宁的浓度也略有降低 ,而可溶性总糖的浓度则稍有升高。通过盆栽施肥试验得出 :N、P肥不但可促进盐肤木幼树生长 ,并影响叶片内Vc的含量 ,但对叶片内的可溶性糖、单宁及总氮含量没有明显的影响 ;施N肥对叶组织的碳氮比(C/N)

角倍蚜干母发生期和数量变化及秋迁蚜生殖能力

对角倍蚜干母的发生期、数量变化、趋光行为及秋迁蚜生殖能力进行了研究,结果表明:保存于峨眉、昆明实验室和地下室的虫袋,干母发生期分别为4月19-22日、3月31日至4月4日和4月7-10日,与原产地峨眉相比较,保存于昆明实验室和地下室的虫袋,干母发生期分别提前了19、12 d,但发生节律没有明显差异;干母发生期持续4 5 d,发生期中间的1 2 d发生量占总量的70%以上;干母发生时间集中在10:00-16:00,发生量占日发生总量的80%以上;干母对直射自然光或灯光有明显趋性。秋迁蚜密度、单头产若蚜量和怀卵量随着倍子体积的增加而增加,平均体积为(28.2±0.8)cm3的中倍子的秋迁蚜密度、单头产若蚜量和怀卵量分别为(387.7±52.3)头·cm-3、(26.4±3.8)头、(27.6±4.2)头,与体积为(5.4±0.3)cm3的小倍子相比分别增加了46.7%、24.5%和23.8%(p<0.05)。在冬寄主藓类存在的条件下,秋迁蚜产若蚜的时间更为集中,持续时间缩短。14:00和18:00迁飞的秋迁蚜,迁飞后即开始产若蚜,并在4 h达到高峰,持续时间分别为30、28 h,而8:00迁飞的秋迁蚜,迁飞2 h后开始产若蚜,16 h后才达到高峰,持续时间为36 h。

环境因子对角倍蚜秋迁蚜生殖和雌性蚜发育的影响

研究了环境因子对角倍蚜Ｓｃｈｌｅｃｈｔｅｎｄａｌｉａｃｈｉｎｅｎｓｉｓ（Ｂｅｌ）秋迁蚜生殖和雌性蚜发育的影响。温、湿度单因子试验表明，秋迁蚜在２６℃和８０％ＲＨ条件下有最大生殖量；温、湿度对秋迁蚜生殖量的影响均符合开口向下的二次抛物线变化趋势，极端温、湿度会导致生殖量的下降。采用三元一次正交组合设计，研究了环境温度（Ｘ１）、湿度（Ｘ２）和光照强度（Ｘ３）三因子不同水平组合对雌性蚜发育的影响，表明温度是影响发育历期的主要因子，其次是光照强度，最后是湿度。因此，适当高温、强光照条件可以加快雌性蚜发育；而适当高湿条件可以降低雌性蚜的发育速率而延长其发育历期。在人工培育角倍蚜生产中，创造有利于秋迁蚜生殖的温、湿度条件可以使秋迁蚜产下较多的越冬侨蚜；在适当降低温度、增加湿度的阴暗条件下贮留雌性蚜可以适当延长其发育。

不同保存方法对角倍蚜性蚜数量和存活率的影响

比较了不同类型虫袋和填充物对角倍春迁蚜产性蚜数量和存活率的影响,结果表明:采用柱状虫袋填充玉米苞皮及对玉米苞皮进行浸泡处理可以提高性蚜的数量和雌蚜/干母的存活数;与传统的三角纸袋填充棕丝相比较,柱状虫袋填充浸泡玉米苞皮的雌蚜数、雌蚜/干母存活数、雄蚜数和性蚜总数分别增加了107.6%、229.1%、71.1%和87.5%,雌蚜/干母存活率提高了21.1%。虫袋内的雌蚜数、雄蚜数和性蚜总数与春迁蚜数呈显著负相关;雌蚜数和雌蚜/干母存活数与雄蚜数、性蚜总数和雌雄性比分别呈极显著正相关。角倍产区的环境因子明显影响春迁蚜的羽化期,但对春迁蚜产性蚜的数量没有明显影响。

角倍蚜干母致瘿率与盐肤木复叶序数的相关性

干母的致瘿结倍效果与倍蚜在同一枝条定叶取食复叶叶片萌发的先后顺序密切相关。角倍干母致瘿率和致倍率作为评价其致瘿结倍效果的指标 ,挂蚜干母的致瘿结倍效果指标 (yi)与盐肤木复叶萌发先后序数 (xi)之间的关系可用函数表达式 yi=A(0 ) +A(1) xi+A(2 ) xi2 +A(3 ) xi3 表示 ;寄生于不同序数复叶之间干母的致瘿率有显著差异 ;角倍蚜在盐肤木不同复叶叶序数上的致倍率 (y3值 )的排序为 :5>4 >6 >7>3>8>9>10 >11。该结果可作为调控角倍蚜干母的发生期以应合盐肤木最适致瘿结倍的展叶物候进度的参考依据。