害虫生物防治新技术--载体植物系统

建立一个自我维持并可有效降低害虫种群水平的系统是害虫生物防治长期追求的理想目标。载体植物系统(banker plant system)又称开放式天敌饲养系统,是近年来开发出的一种集保护利用本地天敌、人工繁殖释放天敌以及异地引进天敌等传统技术特点为一体的新型生物防治技术。载体植物(banker plants)、替代食物(alternative foods)和有益生物(beneficial)是该系统的三个基本要素。本文对载体植物和载体植物系统概念、特点以及近年来国际上的研究进展进行了综述,并结合自身的研究实践,举例介绍载体植物系统的应用,以推动国内外对载体植物系统的研究和应用。

菜蚜茧蜂载体植物系统的构建及其控害效果

载体植物系统是近年发展的新型生物防治技术。本文以桃蚜Myzus persicae Sulzer、甘蓝蚜Brevicoryne brassicae(Linnaeus)和蚕豆蚜Aphis craccivora为候选替代寄主,烟草、玉米、生菜、甘蓝、蚕豆和菜薹为候选载体植物,确定了菜蚜茧蜂的替代寄主为桃蚜,载体植物为烟草。在确定了合适的蜂(♀)蚜比(1∶100)后,以起始桃蚜量2000头/株构建了载体植物系统。该系统28 d内共产生2770头僵蚜,羽化率为83.33%。在菜蚜为100头的菜薹上接入1头由载体植物系统繁殖所得的雌性菜蚜茧蜂,任其自由寄生24 h后移出,其对目标害虫菜蚜的寄生率达到71.17%。在温室1 m×1 m×1 m的白色网笼中放置菜薹植株15盆,分别向每株菜薹上接入菜蚜20头,自由繁殖15 d后置入1株菜蚜茧蜂载体植物系统,其后7 d和14 d的菜蚜减退率分别为83.11%和95.80%。这说明菜蚜茧蜂载体植物系统能产生大量菜蚜茧蜂,并且在温室中能成功地控制菜蚜危害。

南方小花蝽-蚕豆-蚕豆蚜载体植物系统对茶叶害虫的控制效果

载体植物系统作为一种新型的生物防治手段,具有良好的防治效果和应用价值。蚕豆蚜Aphis fabae偏好豆科植物,对茶树安全,且作为猎物可满足南方小花蝽Orius strigicollis生长和繁殖的需要。因此本研究以蚕豆蚜作为替代猎物、蚕豆Viciafaba作为载体植物及南方小花蝽作为天敌昆虫构建"南方小花蝽-蚕豆-蚕豆蚜"载体植物系统来防治茶叶害虫。为探究该载体系统是否可有效控制茶叶害虫,本研究事先在室内比较了该载体植物系统与直接释放南方小花蝽对茶蚜Toxopteraaurnantii的防治效果;之后在田间调查中发现茶树上主要有茶蚜、茶棍蓟马Dendrothrips minowai及小贯小绿叶蝉Empoasca onukii共3种害虫混合发生,且它们均可被南方小花蝽捕食,因此在田间试验中本研究同时评价了载体植物系统及直接释放南方小花蝽对这3种害虫的防治效果。结果显示:在室内试验中,载体植物系统与直接释放南方小花蝽相比,在前3次调查中茶蚜种群数量显著降低,且虫口减退率及防治效果均显著高于直接释放南方小花蝽,其中载体植物系统对茶蚜的控制效果最高可达92.16%,而直接释放南方小花蝽对茶蚜的防治效果仅为72.25%,表明该载体植物系统有应用于田间防治茶叶害虫的潜力。在田间试验中,载体植物的布局(条状、块状及点状)对载体植物系统的防治效果无显著影响;载体植物系统与直接释放南方小花蝽均对小贯小绿叶蝉有显著的防治效果,且最高防效均在90%左右,但对茶蚜及茶棍蓟马则无明显的控制作用,表明载体植物系统与直接释放南方小花蝽均可用于茶叶害虫的防治,但在应用时需考虑到多种害虫同时发生对防治效果的影响。

4种萝卜品种作为烟蚜茧蜂载体植物的研究

为筛选适宜的萝卜品种作为载体植物扩繁烟蚜茧蜂以防控烟蚜,通过刺吸电位技术(electrical penetration graph, EPG)研究了萝卜蚜在春白玉、满堂红、白天使、满身红4个萝卜品种嫩叶上的取食行为,同时,比较了烟蚜茧蜂上萝卜蚜的寄生率、羽化率以及雌性比.结果表明:萝卜蚜的C波平均持续时间由多到少依次为白天使、满身红、满堂红、春白玉, G波平均持续时间在春白玉品种上最长, E2波平均持续时间在白天使上最长,为274.82 min,在春白玉上次之,为128.05 min;烟蚜茧蜂对春白玉上萝卜蚜的寄生率最高(19.22%),与白天使品种间差异有统计学意义;僵蚜羽化率从大到小依次为满堂红(71.81%)、白天使(68.60%)、春白玉(68.40%)、满身红(66.47%);烟蚜茧蜂雌性比为春白玉(76.67%)最高,与满堂红品种间差异有统计学意义.实验得出相同条件下,萝卜蚜更喜欢取食春白玉品种,春白玉品种可作为载体植物大量扩繁萝卜蚜和烟蚜茧蜂.

烟田天敌昆虫载体植物的适宜性评价

载体植物系统是具有高效持续控害的生物防治害虫的新型方法,为构建适宜的烟田天敌昆虫载体植物系统。本文以蚕豆、大豆、豇豆、绿豆为载体植物,调查不同载体植物系统及其烟株上的害虫、天敌种类及消长动态,并对其防治效果进行评价。结果显示,蚜虫为载体植物系统主要害虫,瓢虫为主要天敌昆虫。其中,蚕豆载体系统害虫与天敌数量最大、发生最早;烟蚜为载体植物烟株中主要害虫,烟蚜茧蜂和龟纹瓢虫为主要天敌昆虫,7月上旬为烟田害虫高发期,控害效果蚕豆载体系统>大豆载体系统>豇豆载体系统>绿豆载体系统>对照组。在各载体系统中,蚕豆载体系统对天敌吸引效果最佳,数量多且发生早,烟田控害效果明显,可作为构建烟蚜捕食性天敌昆虫载体植物系统的首选作物。

“秕谷草-伪褐飞虱-中华淡翅盲蝽”载体植物系统的可行性

为明确用于防治稻飞虱的"秕谷草-伪褐飞虱-中华淡翅盲蝽"载体植物系统的可行性,本文开展了靶标作物水稻、载体植物秕谷草和靶标害虫褐飞虱、替代猎物伪褐飞虱组合对中华淡翅盲蝽成虫形态、种群增长参数、产卵选择性和取食选择性的影响研究.结果表明:中华淡翅盲蝽水稻种群(取食褐飞虱卵)的雌雄成虫个体均显著大于秕谷草种群(取食伪褐飞虱卵).取食褐飞虱卵的中华淡翅盲蝽种群增长参数单雌产卵量、净增长率、内禀增长率、周限增长率明显高于取食伪褐飞虱卵的种群,但取食伪褐飞虱卵也有较高的种群增长能力,足以扩繁种群.对于靶标作物水稻和载体植物秕谷草,无论是水稻种群还是秕谷草种群均偏好在水稻上产卵.同时,2个种群的雌虫、雄虫和若虫对褐飞虱卵和伪褐飞虱卵捕食量没有显著性差异.在上述研究基础上,讨论了在田间建立"秕谷草-伪褐飞虱-中华淡翅盲蝽"载体植物系统的可行性.

不同载体植物对二斑叶螨-深点食螨瓢虫生长发育和繁殖的影响

【目的】筛选出适宜二斑叶螨Tetranychus urticae Koch、深点食螨瓢虫Stethorus punctillum Weise生长发育和繁殖的载体植物,为深点食螨瓢虫的人工生产繁育提供技术支持。【方法】在(25±1)℃,光周期14L︰10D的条件下,测定二斑叶螨在花生Arachis hypogaea L.、豇豆Vigna unguiculata (L.) Walp、玉米Zea mays L.、辣椒Capsicum annuum L.、茄子Solanum melongena L.上的发育历期、产卵量;深点食螨瓢虫在这5种载体植物上的发育历期、产卵量、成虫获得率等。【结果】二斑叶螨和深点食螨瓢虫在不同植物上的生长发育和繁殖均存在显著差异,二斑叶螨在花生上的发育历期最短,为9.8d;在花生和豇豆上的平均产卵量最大,分别是117.2粒和116.0粒。深点食满瓢虫在5种植物上的发育历期由短到长依次为花生和豇豆(差异不显著)、玉米、辣椒、茄子;深点食螨瓢虫在花生、豇豆、玉米、辣椒、茄子上的产卵量依次为112.6粒、103.8粒、85.2粒、68.2粒、53.4粒。成虫获得率在花生、豇豆、玉米、辣椒、茄子上低依次是80.1%、70.3%、66.7%、9.7%、29.8%。【结论】在花生、豇豆、玉米、辣椒、茄子这5种供试植物中,花生是最适宜二斑叶螨和深点食螨瓢虫繁殖的植物。

烟蚜茧蜂载体植物系统对烟蚜的田间防效研究

为探究烟蚜茧蜂载体植物系统不同释放量对烟蚜的田间防效,本研究比较了释放不同数量载体植物系统,烟田蚜虫数量和虫口减退率的变化。结果表明,释放载体植物系统25 d,释放20株和25株载体植物系统的烟蚜数量显著低于对照组和其他各处理组。释放5株、10株、15株、20株和25株载体植物系统虫口减退率分别为-46.19%、-55.26%、-18.47%、10.18%和24.53%,释放20株、25株载体植物系统防效可达70.99%和77.17%,且两者存在显著差异。综上可知,在烟蚜基数为(38.60~48.13)头/10株时,烟蚜茧蜂载体植物系统防治烟蚜最佳比例为每10×10 m烟田释放25株载体植物系统,在实际应用中,可根据烟蚜发生情况选择适当的释放株数。

抗旱基因HDCS1的植物表达载体构建

在克隆了二棱大麦第 ３ 组 Ｌ Ｅ Ａ ｃ Ｄ Ｎ Ａ，抗旱基因 Ｈ Ｄ Ｃ Ｓ１ 的基础上，将其连接于ｐ Ｂ Ｉ１２１ 的 Ｃａ Ｍ Ｖ３５ Ｓ 启动子和 Ｎ Ｏ Ｓ终止子之间，构建了 Ｈ Ｄ Ｃ Ｓ１ 的植物表达载体 ｐ Ｂ Ｈ Ｃ，并进行了 Ｐ Ｃ Ｒ 和酶切鉴定。

梭梭CMO基因的克隆与植物表达载体的构建

采用RT-PCR、RACE等方法从超旱生耐盐植物梭梭（Haloxylon ammodendron）中扩增出甜菜碱合成过程中的限速酶胆碱单加氧酶（CMO）编码基因的cDNA序列（命名为HaCMO）,其开放阅读框为1 344 bp,推测的氨基酸序列全长为447个氨基酸残基.根据已获得的开放阅读框,构建重组植物表达载体pCAMBIA2300-HaCMO.HaCMO核苷酸序列与藜科几种盐生植物如菠菜（Spinacia oleracea）、山菠菜（Atriplex hortensis）、辽宁碱蓬（Suaeda liaotungensis）、盐角草（Salicornia europaea）和甜菜（Beta vulgaris）等的一致性均在74.5%以上,推导编码蛋白的氨基酸序列一致性均在73.5%以上,表明CMO编码基因在藜科植物中是一种比较保守的基因.研究结果为进一步从分子水平探明梭梭的抗旱、耐盐机制,挖掘并利用植物抗逆基因奠定了基础.

NtSKP1-GFP植物表达载体的构建及亚细胞定位

用PCR技术扩增NtSKP1基因的编码区,定向克隆至表达载体pCAMBIA1302上构建用于瞬时表达NtSKP1蛋白的重组质粒。重组质粒经PCR和测序鉴定后用冻融法转入农杆菌LBA4404,进而经农杆菌LBA4404介导转入烟草悬浮细胞,激光共聚焦显微镜观察确定其亚细胞定位。测序结果表明,插入片段与预期序列完全一致,与载体形成了一个完整的基因表达盒;亚细胞定位结果表明NtSKP1蛋白在胞浆和核部位均有分布。

石斛兰dfr基因植物表达载体的构建

石斛兰花瓣缺乏橙色、蓝色,这与其二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol 4-reductase,DFR)活性有着密切的关系。根据已报道的石斛兰dfr基因序列设计引物,从Den.Burana Emerald中分离了dfr基因。将该基因序列正向与反向连接到植物表达载体pCAM BIA1301中,并由组成型启动子CaMV35S驱动,成功构建了dfr基因的正义和反义植物表达载体pC-SDN1和pCSDN2,并导入根癌农杆菌(Agrobacterium tumefacien)EHA105,以期利用转基因技术培育出石斛兰花色新品种。

AGPase基因植物表达载体的构建及对烟草的转化

将大肠杆菌BL21的AGPase基因定向连接在受体质粒pCAMBIA2301载体上,从而构建植物表达载体,转化烟草获得了转基因植株。经GUS组织化学染色、PCR、Southern blot以及RT-PCR鉴定证实,该基因已导入烟草基因组中。淀粉含量测定结果显示,转基因植株比非转基因植株淀粉含量平均增加了13.1%,由此验证了该载体构建的成功与可用性,为下一阶段用该载体转化木薯主栽品种提高块根淀粉含量的研究奠定了基础。

Cu/Zn-SOD基因植物表达载体的构建及其在烟草中的表达

为研究Cu/Zn-SOD基因在提高转基因植物抗逆性方面的作用,从一株地热芽孢杆菌(Geobacillus)中克隆得到Cu/Zn-SOD基因,以pZP211质粒为表达载体,构建了植物表达载体pZP211-Cu/ZnSOD,并通过农杆菌介导对烟草进行遗传转化。经PCR检测证明已获得转Cu/Zn-SOD基因的烟草。进而测定转基因烟草的SOD活力,结果表明Cu/Zn-SOD基因在烟草中高效表达。对转基因烟草进行耐盐性检测,证明Cu/Zn-SOD基因确实能够提高烟草对盐胁迫的耐受性。

双价抗虫基因植物表达载体的构建

将蝎毒基因BmKITS和几丁质酶基因chitinase2个抗虫基因采用不同的启动子ubi或35S,连到2个高效的植物表达载体pWM101和pBI101中,2个重组表达质粒分别经过限制性酶切分析和PCR鉴定,实验结果表明2个含有双价抗虫基因的植物重组表达质粒均已构建成功.

小麦根表铁氧化物及植物铁载体对植物吸收镉的影响

用营养液培养方法，模拟在不同铁浓度条件下，小麦根表铁氧化物及植物铁载体对植物吸收镉的影响。结果表明，随着溶液中加入的Ｆｅ（ＯＨ）３量的增加，小麦的吸镉量也相应增加；但当Ｆｅ（ＯＨ）３的加入量超过一定限度后继续增加时，小麦的吸镉量减少。此外，小麦的根分泌物特别是其中的植物铁载体对覆有Ｆｅ（ＯＨ）３的根系吸收镉有一定的影响。缺铁预培养小麦的根系植物铁载体分泌率比加铁预培养的小麦高５倍左右。

人参皂苷合成相关β AS基因的克隆及其反义植物表达载体的建立

以发根农杆菌A4菌株诱导的人参发根为材料,用改良的异硫氰酸胍法提取总RNA,得到了纯度好的完整的总RNA。利用RT-PCR扩增了β香树素合成酶基因,测序结果表明该目的片段与GenBank上的β香树素合成酶基因序列一致。这一基因重组入克隆载体pMD-119T,并转化大肠杆菌。在此基础上,利用pBI121质粒载体,构建了人参β香树素合成酶基因的反义植物表达载体,为这一基因的反义调控研究打下基础。

香石竹ACC氧化酶基因的克隆与植物表达载体构建

根据已发表的ACO核苷酸序列 ,设计一对引物 ,以香石竹品种‘American’基因组DNA为模板 ,扩增出香石竹ACC氧化酶基因 ,将其连接到pMD18加T质粒载体上 ,通过中间载体pBluescriptSK ,构建了ACO基因正向和反向插入的植物表达载体 ,并将其导入了农杆菌。酶切检测表明该片段已插入表达载体 ,序列测定结果显示所克隆基因片段含 3个外显子 ,2个内含子 ,其中

大白菜orf224基因植物表达载体的构建及遗传转化

为了创制新的大白菜雄性不育材料,双酶切重组质粒pMD18-T-CMS7311-orf224和表达载体pWR306后,将CMS7311-orf224基因与线性表达载体pWR306进行定向连接,构建了细胞质雄性不育线粒体基因CMS7311-orf224的植物表达载体pWR-CMS7311-orf224,通过酶切和PCR验证pWR-CMS7311-orf224载体构建正确.采用快速冻融法,将表达载体导入农杆菌EHA105,转化大白菜材料06J28,对转化植株的GUS、PCR和RT-PCR检测表明,获得了2个大白菜转基因植株.

甜瓜多聚半乳糖醛酸酶反义基因植物表达载体的构建及其转化烟草的研究

用限制性内切酶从目的基因供体质粒pBI-aPG上切下大小约2.3kb的目的基因,将它定向连接在受体质粒pCAMBIA2301载体上,构建成含有GUS基因和NPTⅡ基因的甜瓜多聚半乳糖醛酸酶反义基因植物表达载体pCB-aPG。采用直接转化法将pCB-aPG导入根癌农杆菌菌株LBA4404,采用该菌株对普通烟草进行了遗传转化研究。在Kanamycin选择压力下获得的烟草转化不定芽和完整植株,经过GUS基因组织化学法检测以及PCR方法鉴定,证实了该反义基因已导入烟草基因组中。此项研究为下一阶段用该反义基因转化甜瓜品种以改良甜瓜果实耐贮运性打下基础。