沟眶象线粒体基因组及象甲科系统发育分析

利用二代测序方法获得了沟眶象线粒体基因组序列,并基于象甲科29个物种(内群)和叶甲科3个物种(外群)的37个线粒体基因核苷酸序列和13个蛋白质编码基因氨基酸序列,通过最大似然法和贝叶斯法构建了象甲科的系统发育树。结果表明:沟眶象的13个蛋白质编码基因只有nad1利用TTG作为起始密码子,其余蛋白质编码基因的起始密码子都以ATN起始;终止密码子除cox1和nad4以不完整的T结尾外,其余蛋白质编码基因都是以TAA和TAG作为终止密码子;除trnS1因缺少DHU臂而形成一个简单的环,无法形成完整的三叶草形状,剩下的tRNA基因均能形成完整的三叶草形状;trnS1的反密码子不是常见的GCU而是UCU。2种系统发育分析产生相同的拓扑结构:隐喙象亚科、龟象亚科、魔喙象亚科、小蠹亚科、粗喙象亚科和隐颏象亚科为单系群,而象虫亚科为非单系群;沟眶象与Trigonopterus carinirostris+(T.jasminae+T.kotamobagensis)为姐妹群。本研究获得了沟眶象的线粒体基因组序列,重建了象甲科的系统发育关系,明确了沟眶象的系统发育位置,有利于更加全面地理解象甲科系统发育关系和线粒体基因组学。

沟眶象味觉受体基因EscrGR8对雌成虫繁殖力的影响

【目的】分析和阐明沟眶象Eucryptorrhynchus scrobiculatus味觉受体基因EscrGR8的分子特性和功能,揭示其调节雌成虫繁殖力的作用。【方法】基于沟眶象触角转录组数据库,采用RACE克隆EscrGR8的cDNA全长序列;利用qRT-PCR检测EscrGR8在沟眶象不同发育阶段(卵、1-6龄幼虫、蛹、雌成虫和雄成虫)和雌雄成虫组织(去除触角和喙的头、触角、口器、中肠、前足、睾丸、卵巢、雄虫交配器和雌虫产卵器)中的表达量。显微注射雌成虫dsRNA后0,6,12,24,36,48和72 h时利用qRT-PCR检测RNAi后EscrGR8的表达量。检测显微注射dsEscrGR8后1-5 d和6-11 d时沟眶象雌成虫在不同土壤含水量(0~10%,11%~20%,21%~40%,41%~60%,61%~80%和81%~100%)条件下的产卵选择率、总产卵数量和所产卵的孵化率,研究抑制EscrGR8表达对雌成虫产卵选择性和繁殖力的影响。【结果】成功克隆了沟眶象EscrGR8(GenBank登录号:OR836580)的cDNA全长序列,开放阅读框(ORF)长1251 bp,编码了416个氨基酸,具有6个跨膜结构域。多序列比对和系统发育进化分析结果表明,EscrGR8与其他昆虫的GR的氨基酸序列同源性普遍较低,其中与棉铃象甲Anthonomus grandis的AgraGR64f氨基酸序列一致性为30.96%。qRT-PCR检测结果表明,EscrGR8在沟眶象不同发育阶段和成虫组织中的表达量具有显著差异,EscrGR8在雌成虫中的表达量最高,在卵中的表达量最低;EscrGR8在雌成虫卵巢中特异性高表达。显微注射dsEscrGR8不仅在一定时间内显著降低EscrGR8的表达量,并且对雌成虫的产卵选择性具有显著影响。显微注射dsEscrGR8后1-5 d时沟眶象雌成虫在含水量21%~40%土壤条件下的产卵选择率和所产卵的孵化率与显微注射dsGFP的对照组相比分别显著降低了24.66%和15.83%;在含水量81%~100%土壤条件下的产卵选择率与显微注射dsGFP的对照组相比显著增加了28.39%,雌成虫所产卵几乎不孵化。【结论】本研究证实了味觉受体基因EscrGR8对沟眶象雌成虫产卵选择和繁殖力的影响,有助于理解昆虫味觉受体基因的多样性和功能特异性。

沟眶象食物源引诱剂开发初报

为了探索可准确监测与控制沟眶象成虫种群数量的新技术,本文开发了一种沟眶象食物源引诱剂,并研究了不同配方的引诱剂对沟眶象成虫的诱集效果,结果表明:5种配方对沟眶象成虫的引诱效果均显著高于对照,在沟眶象羽化期内共诱捕沟眶象成虫1212头,其中以B配方(苹果:绵白糖:陈醋:95%酒精:大豆油:尼泊金甲酯:山梨酸钾:蒸馏水=2.7 g、1.5 g、6.15 g、4.8 g、0.162 g、0.9 g、0.9 g、60 g)引诱效果最好,共诱捕沟眶象成虫350头;一天中最佳引诱时段是6∶00-10∶00,诱捕器最佳设置高度为0 m(即将诱捕器桶体埋于土中,使桶体上缘与地表齐平,进虫口暴露于地表);沟眶象羽化高峰期为6月13日-7月4日和8月14日-9月5日两个时间段。

取食臭椿不同部位对沟眶象和臭椿沟眶象成虫消化解毒酶的影响

沟眶象Eucryptorrhynchus scrobiculatus和臭椿沟眶象E.brandti是取食单一寄主臭椿Ailanthus altissima不同部位的钻蛀性害虫。二者成虫羽化后交配之前均需补充营养,且取食臭椿不同部位(叶柄、1年生枝、2~3年生枝、主干)对其雌成虫生殖系统发育的影响差异显著。就臭椿沟眶象雌成虫而言,只有取食主干才能够产卵;而对沟眶象雌成虫来说,则只有取食2~3年生枝的无法产卵。本研究使用臭椿的4种不同部位(叶柄、1年生枝、2~3年生枝、主干)饲喂这两种象甲成虫,利用ELISA试剂盒测定两种象甲的3种解毒酶(谷胱甘肽转移酶、羧酸酯酶和细胞色素P450)和3种消化酶(胰蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶)的酶活性。结果表明,两种象甲中后肠的6种酶活性在取食不同寄主部位后发生显著性差异。其中,臭椿沟眶象雌成虫取食主干显著降低其中后肠的CarE酶活性,沟眶象雌成虫取食2~3年生枝能显著提高中后肠的CarE酶活性,同时降低中后肠AMY酶活性。本文明确了寄主植物不同部位对这两种象甲成虫中后肠消化解毒酶活性的影响,分析了两种象甲初羽化雌成虫补充营养造成生殖系统发育差异的原因,对后续这两种象甲消化解毒酶相关研究有一定参考价值。

不同物理阻隔器对沟眶象和臭椿沟眶象防治效果及生态位的影响

沟眶象和臭椿沟眶象是我国乡土树种臭椿的重要钻蛀性害虫,已经给我国的臭椿带来了毁灭性危害。物理阻隔捕获是当前防治两种象甲成虫重要的技术手段,主要包括裙摆式阻隔器、阻隔捕获网和笠式阻隔器。目前,两种象甲成虫在三种物理阻隔装置下的生态位特征尚未明确。因此,本研究调查了两种象甲成虫在三种物理阻隔装置下的昼夜活动规律和空间分布情况,并利用标记重捕法评测了三种阻隔装置对两种象甲的防治效果。结果显示:两种象甲成虫均主要集中在7:00-10:59时间段内活动;三种阻隔装置均不同程度的影响了两种象甲成虫在臭椿树上的空间分布和种间竞争程度,两种象甲成虫在自然状态、裙摆式阻隔器、阻隔捕获网和笠式阻隔器下的空间生态位重叠值分别为0.86±0.11、0.85±0.10、0.78±0.07和0.92±0.03;阻隔捕获网和笠式阻隔器对沟眶象成虫防治效果最好,死亡率分别为55.00±11.55%和57.50±19.53%;笠式阻隔器对臭椿沟眶象成虫的防治效果最好,死亡率为67.50±21.16%。明确两种象甲在不同物理阻隔装置下的生态位特征,不仅对探索两种象甲成虫的种间竞争关系有重要意义,还为制定两种象甲的综合防控措施提供重要科学依据。

基于沟眶象属两近缘种不同虫态转录组的气味受体基因鉴定及表达分析

【目的】基于沟眶象属Eucryptorrhynchus两近缘种沟眶象E.scrobiculatus和臭椿沟眶象E.brandti不同虫态的转录组数据进行气味受体(odorant receptor,OR)基因的鉴定及表达特征分析,补充两种象甲的气味受体信息,为之后的功能研究提供理论依据。【方法】从沟眶象(幼虫、蛹和成虫)和臭椿沟眶象(卵、幼虫、蛹和成虫)不同虫态转录组数据库中筛选OR基因序列;基于两种象甲触角转录组数据,对两种象甲筛选得到的ORs进行种间和种内的序列比对;利用最大似然法对两种象甲新鉴定的ORs进行系统发育分析;根据两种象甲不同虫态转录组数据中OR基因的FPKM(fragments per kilobase per million mapped fragments)值对新鉴定的OR基因进行表达丰度分析;利用qPCR检测新鉴定的OR基因在沟眶象和臭椿沟眶象不同发育阶段和成虫不同组织中的表达谱。【结果】从沟眶象和臭椿沟眶象不同虫态转录组数据库中分别鉴定出6和4个OR基因,都具有完整的开放阅读框。根据与触角转录组数据的序列比对结果,从沟眶象和臭椿沟眶象分别新鉴定出4个(EscrOR50-53)和2个(EbraOR46-47)OR基因;在两象甲种间发现了一对可能的同源基因EscrOR53和EbraOR45。系统发育树显示,6个新鉴定的OR蛋白分属于鞘翅目OR亚家族2B和7。结合不同虫态转录组的FPKM数据及qPCR检测的时空表达谱得知,沟眶象3个和臭椿沟眶象2个新鉴定到的OR基因均在成虫的非嗅觉组织中高表达,且在卵、幼虫或蛹期也有表达。【结论】本研究明确了沟眶象和臭椿沟眶象不同虫态转录组中的气味受体基因及其时空表达谱,并且发现两种象甲的生殖器官中可能存在非嗅觉的功能性的ORs,提示其可能在发育的早期阶段就已发挥功能。