资源昆虫基因编辑在合成生物农业的应用

合成生物学采用工程设计理念,对生物体进行有目标的设计改造乃至重新合成,创建出特定功能或非自然 功能的人工生物或人造产品。世界各国都在加快合成生物技术在农业中的应用,以应对全球气候变化、人口增长、 环境污染和资源匮乏等问题,促进“双碳”目标的实现。昆虫是自然界中种类最多、数量庞大的种群,其中直翅目 (Orthoptera)农业害虫飞蝗(Locusta migratoria)及双斑蟋(Gryllus bimaculatus)易于培养,富含蛋白质、脂肪、氨基 酸、矿物质和维生素,营养价值高,可成为农业生产中重要的蛋白质来源,已成为新型资源昆虫。昆虫生产耗能少, 其产生等量蛋白所消耗的水、饲料及温室气体排放量远远少于传统的畜禽养殖,已被欧盟和日本等国家作为未来 食品进行研究和开发。以 CRISPR/Cas9 为代表的基因编辑是合成生物学领域的重要技术,可在基因组水平实现 基因定点敲除、插入和修饰,进而调控基因表达和物种性状,其在资源昆虫中的推广和应用,可促进资源昆虫优质 种群和品系开发,助力合成生物农业快速发展。

妊娠特异性β1糖蛋白的研究及其临床应用

妊娠特异性β1糖蛋白（Pregnancy Specificβ1Glycoprotein）是由胎盘合体滋养层细胞合成并分泌入血的一种特异性糖蛋白。自1971年西德科学家Bohn首先从人胎盘中分离提纯以来,便引起各国学者的重视对其进行了深入广泛的研究。已经证明其有很重要的作用,尤其与早孕诊断、早孕并发症及宫内胎儿生长状况关系密切。现将妊娠特异性β1糖蛋白的研究进展、理化特性、产生部位和临床应用等方面的研究进行一个简单的综述。

山西临汾冬小麦-夏玉米轮作田地下害虫种群在土壤中的迁移规律

【目的】明确地下害虫种群随季节变化在土壤中上下迁移的活动规律,为其综合防控提供理论依据。【方法】采用五点取样法,在山西省临汾市冬小麦-夏玉米轮作田分层挖土,调查金针虫、蛴螬、蝼蛄等地下害虫种群随不同季节的土中分布,并分析其与土壤温湿度及环境的关系。【结果】调查结果显示,地下害虫种群迁移总体呈现出每年3月中旬至4月上旬上移,10月上旬至11月上旬下潜的规律。不同种类地下害虫在土壤中的迁移时间、分布深度以及活动范围等均不同。春季随着温度升高,上移时间的早晚依次为金针虫、蛴螬、蝼蛄;而当晚秋温度降低时,下潜顺序则相反。冬季低温时,地下害虫下潜深度多在地下20 cm以下;而夏季高温时,地下害虫下潜深度多在地下10~20 cm之间,同一种类地下害虫越冬比越夏下潜得更深。从不同种类地下害虫全年垂直活动范围来看,蛴螬活动的土层范围较浅薄,蝼蛄活动的土层较深厚,越冬时下潜的深度也最深。【结论】不同类群地下害虫在土壤中的迁移规律不同,在周年活动中均存在着上下往返迁移。

东亚飞蝗几丁质酶家族基因的表达特性与功能研究

【目的】研究东亚飞蝗几丁质酶家族基因的时空表达特性及其在蜕皮发育中的生物学功能,筛选在飞蝗发育过程中致死性的几丁质酶基因,为实现基于RNAi的飞蝗有效控制提供重要的基础数据。【方法】在东亚飞蝗EST数据库搜索几丁质酶基因片段,用生物信息学方法分析所获得的基因片段序列;以飞蝗不同龄期第4天若虫和5龄东亚飞蝗不同组织部位为材料提取RNA并反转录为cDNA,应用RT-PCR方法研究时空表达特性;选取在表皮高表达的几丁质酶基因LmCht6,采用RNA干扰方法研究其生物学功能。【结果】基于东亚飞蝗EST库搜索和进一步的序列分析,共获得7条几丁质酶基因片段;不同组织部位与不同龄期RT-PCR结果表明这7条几丁质酶基因的时空表达特性存在明显差异,其中LmCht6主要在表皮表达;LmCht6的RNA干扰试验表明:2龄飞蝗注射dsLmCht6后,其几丁质酶基因LmCht6表达量明显降低;飞蝗从2龄到3龄的龄期转化过程中,表现为发育延迟,新表皮与旧表皮无法完全分离,导致死亡率达到72.2%。【结论】东亚飞蝗拥有多个几丁质酶基因,它们的时空表达特性存在差异;LmCht6在飞蝗蜕皮过程中具有十分重要的生物学功能,该基因被沉默后飞蝗无法完成蜕皮而导致死亡。

中华稻蝗几丁质脱乙酰基酶2基因的分子特性和生物学功能

【目的】研究中华稻蝗(Oxya chinensis)几丁质脱乙酰基酶(chitin deacetylase,CDA)基因的分子特性和生物学功能,为新型农药靶标筛选提供科学依据。【方法】采用生物信息学方法在稻蝗转录组数据库中搜索获得几丁质脱乙酰基酶基因cDNA序列,对其进行保守区域分析,选取赤拟谷盗(Tribolium castaneum)、果蝇(Drosophila melanogaster)、冈比亚按蚊(Anopheles gambiae)、家蚕(Bombyx mori)和云杉卷叶蛾(Choristoneura fumiferana)等昆虫物种的同源序列与中华稻蝗几丁质脱乙酰基酶氨基酸序列进行聚类分析,进一步构建系统发育树;运用real-time PCR方法检测几丁质脱乙酰基酶基因在中华稻蝗5龄若虫不同组织部位和不同发育天数表皮中的表达特性;进一步采用RNA干扰(RNAi)技术研究该基因对中华稻蝗蜕皮发育的影响。【结果】在中华稻蝗转录组数据库中搜索获得2条几丁质脱乙酰基酶基因的cDNA全长序列,生物学软件分析其氨基酸,发现2条序列均具有信号肽,开放阅读框包含3个几丁质脱乙酰基酶保守区域:几丁质结合区(ChBD)、低密度脂蛋白受体区(LDLa)和几丁质脱乙酰基催化结合域(CDA)。聚类分析表明2条序列分别与所选用的5种昆虫CDA2聚为一支。剪切子聚类分析发现2条序列分别与5种昆虫CDA2a和CDA2b相聚为一支,综合序列分析和聚类结果,认为所获得的序列属于几丁质脱乙酰基酶2基因的2个不同剪切子,分别命名为OcCDA2a和OcCDA2b。定量PCR分析表明OcCDA2a和OcCDA2b均在中华稻蝗表皮、前肠和后肠中高表达;在5龄第1天的表皮中表达量较高,之后逐步下降,蜕皮前又略有上升;RNAi研究发现5龄第2天的若虫注射dsOcCDA2a或dsOcCDA2b 24 h后,与注射dsGFP的对照相比,目的基因表达量显著降低,沉默效率分别为96.72%和80.4 3%;进一步观察试虫的表型,与对照组相比,注射dsOcCDA2和dsOcCDA2a的大多数虫体出现龄期延长,脊线开裂,旧表皮不能顺利剥离而导致虫体扭曲,最终死亡。少数若虫在蜕皮前死亡,未出现异常表型,部分若虫虽蜕至成虫,但四肢无力,行动缓慢。死亡率分别达到87.5%和94.4%;注射dsOcCDA2b的试虫无可见表型,可正常蜕皮发育至成虫。【结论】中华稻蝗几丁质脱乙酰基酶2基因具有2个剪切子,分别为OcCDA2a和OcCDA2b。OcCDA2a参与虫体蜕皮,对其生长发育起着重要的作用,该基因的沉默导致中华稻蝗因蜕皮困难而死亡,而OcCDA2b对中华稻蝗的生长发育没有影响。

飞蝗葡萄糖胺-6-磷酸-N-乙酰转移酶的特性及生物学功能

【目的】研究飞蝗葡萄糖胺-6-磷酸-N-乙酰转移酶(glucosamine-6-phosphate-N-acetyltransferase,GNA)的特性及生物学功能,为探讨飞蝗表皮几丁质的合成机制及研发新型绿色环保杀虫剂提供实验依据。【方法】采用生物信息学方法,在飞蝗EST数据库中搜索GNA的cDNA序列,并与其它物种GNA序列进行同源比较;设计飞蝗GNA特异性表达引物,分析5龄第2天不同组织样品间的表达差异及5龄第1天至第7天表皮中GNA表达量的变化;构建pET-28a(+)蛋白表达载体,在大肠杆菌E.coli BL21(DE3)菌株中表达GNA重组蛋白,Ni柱亲和纯化重组蛋白并分析重组蛋白的酶学活性;通过RNA干扰研究GNA的生物学功能。【结果】飞蝗GNA与其它物种GNA的氨基酸序列一致性很高,结合底物GlcN6P的氨基酸残基完全一致,说明不同物种间GNA非常保守;飞蝗GNA组织特异性分析显示其在表皮、脂肪体及肌肉中表达量较高;飞蝗5龄表皮的发育变化表明,GNA在刚蜕皮后的表达量最高,之后逐步降低;飞蝗GNA重组蛋白在大肠杆菌E.coli BL21(DE3)菌株中成功表达,经过Ni-NTA柱纯化得到单一目的条带,酶学特性研究表明飞蝗GNA重组蛋白的最适反应温度为37—50℃,最适pH为8.0—9.5;测定了飞蝗重组GNA的Km值,当D-GlcN6P的浓度为200μmol.L-1时,Acetyl-CoA的Km=133.60μmol.L-1;当Acetyl-CoA的浓度为200μmol.L-1时,D-GlcN6P的Km=42.43μmol.L-1;飞蝗GNA的RNA干扰结果显示,GNA的表达能够被有效沉默,但蜕皮及发育未受影响。【结论】飞蝗GNA与其它物种的GNA氨基酸序列一致性很高;用该序列原核表达的重组蛋白具有葡萄糖胺-6-磷酸-N-乙酰转移酶的活性;飞蝗GNA被干扰后未观察到对飞蝗蜕皮及发育产生影响,推测存在N-乙酰葡萄糖胺激酶(GlcNAc kinase)补救途径催化产生GNA的底物N-乙酰葡萄糖胺-6-磷酸(GlcNAc6P),用于几丁质的合成。

飞蝗几丁质脱乙酰基酶基因的分子特性和生物学功能

【目的】几丁质脱乙酰基酶(chitin deacetylase,CDA)是昆虫几丁质代谢系统的重要酶系,研究飞蝗(Locusta migratoria)几丁质脱乙酰基酶基因的分子特性和生物学功能,为新型农药靶标筛选提供科学依据。【方法】基于飞蝗转录组数据库,获得几丁质脱乙酰基酶基因的c DNA序列,将其与飞蝗基因组进行比对,绘制基因结构图。将其与赤拟谷盗CDAs序列进行比对,并采用Blast P和SMART软件进行功能域预测。将已鉴定的飞蝗CDAs分别与赤拟谷盗、果蝇、冈比亚按蚊、家蚕、中华稻蝗和云杉卷叶蛾的同源序列进行聚类分析,采用MEGA 5.02软件中的neighbor-joining(NJ)法构建系统发育树。采用reverse transcription quantitative PCR(RT-q PCR)方法检测分析CDA在飞蝗5龄若虫不同组织部位和不同发育日龄表皮中的表达特性,进一步采用RNA干扰(RNAi)技术研究其对飞蝗蜕皮发育的影响。采用化学检测法测定其几丁质含量。利用透射电镜(TEM)观察其对表皮几丁质排列的影响。【结果】在飞蝗转录组数据库中搜索获得3条几丁质脱乙酰基酶基因全长c DNA序列,生物信息学分析发现其均具有信号肽,开放阅读框包含几丁质结合区(Ch BD)和几丁质脱乙酰基催化域(CDA)2个功能域。与赤拟谷盗CDAs序列比对结果表明飞蝗2条CDAs部分序列存在差异,且与赤拟谷盗Tc CDA5的2个剪切子差异序列位置一致,显示2条序列为2个剪切子。聚类分析结果表明,3条序列分别与6种昆虫CDA4和CDA5以较高的置信度聚为一支。分别将其命名为Lm CDA4、Lm CDA5a和Lm CDA5b。不同组织部位表达结果表明Lm CDA4和Lm CDA5在飞蝗前肠、后肠和表皮中高表达,Lm CDA5在脂肪体中也有较高的表达;CDAs在5龄不同天数表皮表达结果显示Lm CDA4和Lm CDA5在5龄第1和第2天的表皮中表达量较高,之后逐步下降。注射ds Lm CDA4或ds Lm CDA524 h后,与对照组相比,基因表达量显著降低,沉默效率达到98.1%和95.6%,但均无可见表型,都可正常蜕皮至成虫。几丁质含量和透射电镜分析显示,上述基因RNAi后不影响表皮几丁质含量及排列。【结论】飞蝗几丁质脱乙酰基酶4和5基因主要在飞蝗表皮和前/后肠表达,生物学功能研究表明这2个基因不参与飞蝗蜕皮发育过程,靶基因沉默对飞蝗生长发育及表皮结构无影响。

氨氮对幼鲫鳃组织及其非特异性免疫指标的影响

为探究氨氮对鲫(Carassius auratus)幼鱼的慢性毒性效应,以及对鳃组织结构和非特异性免疫指标的影响,本实验选用健康幼鲫,随机分为8组,分别饲养于自来水(对照组)与NH 4Cl质量浓度为160~720 mg/L的水环境中,进行急性毒性实验,得出96 h半致死浓度(LC 50)和安全浓度(SC),并以此为基础进行慢性毒性实验,NH 4Cl质量浓度分别为0、6、15、24 mg/L,实验期为60 d。结果显示:(1)氨氮对幼鲫96 h的LC 50为289.29 mg/L(95%置信区间264.08~316.90 mg/L),SC为28.90 mg/L。(2)鳃组织的病理变化主要为鳃丝充血,鳃小片变短变粗、卷曲,泌氯细胞增生,柱状细胞变形,氨氮对鳃组织的损伤程度具有剂量效应和时间效应。(3)各氨氮组的鳃组织酸性磷酸酶(ACP)活性高于对照组但差异不显著,氨氮组的碱性磷酸酶(AKP)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性均显著高于对照组。随着暴露时间延长,相同浓度组ACP、AKP酶活性呈升高趋势,ALT、AST、SOD、CAT呈先升高后降低趋势。综上结果表明,氨氮胁迫会抑制幼鲫生长,损伤鳃组织,并伤害抗氧化系统和非特异性免疫功能。

农杆菌介导创伤胚转化的应用

[目的]优化农杆菌介导创伤胚转化的方法,提高转化率,培育具有特定功能的转基因品种,改善作物的生存能力和生态环境适应力。[方法]参照农杆菌划胚介导植物萌发种子基因转化方法,以燕麦、玉米和高粱的萌发种子为试验材料,农杆菌菌株LBA4404(含质粒P3301ubi Ac)侵染转化燕麦、玉米和高粱的萌发种子,优化转化条件,探索燕麦、玉米和高粱遗传转化体系,探讨菌液浓度、种子萌发时间、超声波功率、乙酰丁香酮和草丁膦浓度对3种作物的影响并进行比较分析。[结果]农杆菌菌液浓度为0.6>OD600≥0.4时转化效果最佳;第1次超声波功率为900 W,处理时间为10 min;第2次超声波功率为200 W,处理时间为4 min效果最佳。转化效率最高;添加乙酰丁香酮对燕麦、高粱和玉米的发芽有明显促进作用,但转化效果有明显区别;燕麦、玉米和高粱的转化植株对草丁膦的耐受性差异不大,与非转化植株相比,0.8 mg/L除草剂胁迫下燕麦、玉米和高粱种子萌发受到一定程度的抑制。用1 mg/L除草剂溶液对T0和T1代转化植株幼苗进行筛选,转化植株的存活率高于对照。[结论]经除草剂筛选和PCR对T0和T1代幼苗检测,初步证明获得了转化植株。

几丁质合成抑制剂除虫脲对中华稻蝗的毒性效应研究

为研究几丁质合成抑制剂除虫脲对不同龄期中华稻蝗若虫的毒性效应,将除虫脲用丙酮溶解,稀释至不同浓度,点滴法处理试虫。结果表明除虫脲对2、3龄中华稻蝗若虫具有一定的毒性效应,试虫出现因蜕皮困难而死亡的现象,且影响其进食和增重。

蝗虫肠道微生物总DNA提取方法的比较

采用Bead beating法和QIAamp DNA stool mini kit法提取蝗虫肠道微生物总DNA,并对2种方法提取DNA的得率、完整性以及16SrRNA基因扩增产物的变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)图谱等进行综合比较。结果表明,Bead beating法提取DNA的得率显著高于QIAamp DNA stool mini kit法(P=0.042),而QIAamp DNA stool mini kit法提取DNA片段更完整。PCR-DGGE检测微生物多样性结果显示,QIAamp DNA stool mini kit法提取DNA所代表的微生物群落多样性略高于Bead beating法,但Mann-Whitley统计学检验表明用2种方法检测蝗虫肠道微生物多样性无显著差异(P=0.17)。因此在蝗虫肠道微生物群落多样性的检测中QIAamp DNA stool mini kit法具一定的优势,而Bead beating法同样适用。

RNA靶向基因组编辑技术CRISPR/Cas9在昆虫中的研究进展

介绍CRISPR/Cas9系统的基本结构、作用机制、脱靶效应以及在昆虫基因编辑和基因功能研究中的应用,并对该技术可能出现的问题及应用前景进行展望,为进一步将该技术应用于非模式昆虫的基因编辑和基因功能研究提供参考.

中华稻蝗羧酸酯酶家族基因生物信息学及组织表达特异性分析

[目的]对重要农业害虫中华稻蝗(Oxya chinensis)羧酸酯酶(carboxylesterases,Ces)家族基因进行生物信息学分析,并对部分基因的组织表达特性进行研究,为揭示中华稻蝗Ces基因功能及研发新的分子靶标提供依据。[方法]基于中华稻蝗转录组数据库,通过关键词搜索获得Ces基因序列,采用生物信息学方法进行比对拼接、氨基酸序列推导和开放阅读框分析,选择全长序列构建系统发育树,采用在线软件分析中华稻蝗Ces氨基酸序列结构、理化性质、信号肽和N糖基化位点等特征。采用实时定量PCR技术,通过ge Norm与Normfinder软件分析4个候选内参基因β-肌动蛋白(β-actin)、延长因子(EF1α)、3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)和核糖体蛋白49(RP49)表达稳定性,筛选中华稻蝗5龄若虫不同组织部位最适内参基因并检测10个羧酸酯酶基因在不同组织部位相对表达量。[结果]从中华稻蝗转录组数据库搜索获得Ces基因c DNA片段180个,经筛选获得28个Ces基因全长序列进行生物信息学分析。推导的氨基酸序列与其他昆虫物种的聚类分析结果显示,中华稻蝗28个Ces分布于4个功能簇中,其中A簇直翅目和部分双翅目昆虫α酯酶(20个)、D簇表皮特异酯酶(2个)、E簇β酯酶(4个)和F簇非鳞翅目保幼激素酯酶(2个)。氨基酸序列分析结果显示,中华稻蝗大部分Ces的等电点(p I)均为偏酸性或弱酸性,p I为4.38—6.84,只有3个Ces的p I值偏碱性。中华稻蝗所有的Ces基因都具有N糖基化位点、N端保守的半胱氨酸残基及氧离子洞,信号肽预测结果表明19个Ces具有完整的信号肽;21个Ces具有典型的催化三联体S-E-H,其余7个Ces催化三联体发生了不同的替换。Ge Norm与Normfinder分析结果显示,4个候选内参基因稳定性EF1α=RP49>β-actin>GAPDH。选择EF1α作为内参基因,RT-q PCR结果显示10个羧酸酯酶基因在7个不同组织部位均有表达,其中OcCesA1、OcCesA6、OcCesA12、OcCesA14、OcCesA18和OcCesA19在中肠和胃盲囊高表达,此外OcCesA6、OcCesA18和OcCesA19还在马氏管高表达,OcCesA2在后肠高表达。OcCesD1在马氏管表达量最高,脂肪体和表皮次之;OcCesE1在胃盲囊表达量最高;OcCesF2在中肠表达量最高。[结论]基于中华稻蝗转录组数据库获得28个全长Ces基因,聚类分析结果显示,这些基因分布于4个功能簇中,其中分布于A簇的基因数目相对较多,且多在中肠、胃盲囊和马氏管等代谢解毒器官中高表达。研究结果为Ces基因功能的深入探索和中华稻蝗Ces基因分子靶标研发提供了依据。

铜对秀丽隐杆线虫毒性效应的研究

为了阐明铜(Cu)对秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans长期作用的毒性效应,对实验室多代筛选的耐铜型秀丽隐杆线虫进行了寿命、衰老、发育、生殖和运动等生物学指标的研究。结果显示耐铜型秀丽隐杆线虫与野生型秀丽隐杆线虫相比其寿命缩短、衰老提前、个体发育受到抑制,且出现繁殖率降低、生殖能力减弱、运动行为存在障碍等一系列生理变化。本文为理解与阐明Cu的毒性效应提供了实验资料,有助于深入开展Cu毒性机理的研究。

环境因子对步甲昆虫的影响研究进展

步甲是鞘翅目昆虫的重要类群之一,是农林业生产中的重要害虫天敌。步甲与环境关系密切,环境因子(如湿度、温度、海拔、土壤性质、植被、食物条件)及环境因子的综合作用(如演替阶段、干扰等)都对步甲的生命活动及群落分布产生重要影响。对近年来国内外关于环境因子对步甲的影响相关研究进行综述,并在此基础上提出进一步研究环境因子对步甲生命活动及群落分布的影响是十分重要的。

山西省黄胸鼠种群的分布现状及年龄结构调查

为了掌握黄胸鼠(Rattus flavipectus)在山西省的分布现状,为种群数量预测预报和制定相应的防治措施提供科学依据,在11个地市的15个县(市、区)采用夹(笼)捕法对其进行了调查,并采用体质量法研究了黄胸鼠种群的年龄结构。结果显示,黄胸鼠在山西省的8个地市有不同程度分布,并且有继续北扩的趋势;黄胸鼠成年组(Ⅲ)和老年组(Ⅳ)的群体数量占到54.28%。表明黄胸鼠种群有形成数量高峰的可能,需密切监测其数量动态。

农杆菌介导的燕麦创伤胚转化体系研究

通过建立遗传转化体系,培育具有特定功能的转基因作物品种对改善作物的生存能力和生态环境适应力具有重要意义。参照农杆菌划胚介导植物萌发种子基因转化方法,以农杆菌菌株LBA4404(含质粒p CAMBAR.CH I.11)侵染转化燕麦种子,对转化体系中的菌液浓度、超声波功率、种子处理方式和抗除草剂筛选等不同转化条件分别进行了研究,以探索农杆菌介导的燕麦最适宜的遗传转化体系。结果表明:燕麦种子浸泡4 h后采用穿刺法划伤种子,1 000 W超声波处理划伤种子10 min,在OD600=0.4的农杆菌溶液中共培养2 d,最有利于种子转化;用0.8 mg/L草丁膦溶液与种子共培养能够有效抑制种子萌发进行初筛,用1 mg/L草丁膦溶液喷施幼苗进行除草剂抗性筛选,能够明显抑制假阳性苗的生长;将来自链霉菌(Streptomyces hygroscopicus)的Bar基因导入燕麦,经除草剂筛选以及Bar基因的PCR检测和Southern杂交分析证明获得转基因植株。

飞蝗载脂蛋白对卵巢发育和脂质沉积的影响

【背景】脂质是生物体重要营养素之一,对于昆虫滞育、飞行、胚胎发育和能量调节至关重要。载脂蛋白(apolipophorin,apoLp)是昆虫脂蛋白颗粒的蛋白质部分,主要负责组织之间脂质转运。【目的】以世界性农业害虫飞蝗(Locusta migratoria)为研究对象,通过RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术对其载脂蛋白生物学功能进行分析,探究载脂蛋白在飞蝗卵巢脂质运输中的作用,为害虫防治提供新的分子靶标。【方法】利用RNAi技术,分别对羽化后第1天(1 PAE,post adult eclosion)的成虫2个载脂蛋白基因(LmapoLp-II/I和LmapoLp-III)进行dsRNA注射,以ds GFP为对照,每头注射15μg dsRNA;分别解剖羽化后第4、6、8天的卵巢进行观察;取羽化后第8天的卵巢,以EF1α作为内参基因,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法检测沉默效率;利用脂质组学技术测定并分析对照和沉默LmapoLp-II/I后飞蝗卵巢脂代谢物差异,采用OPLS-DA模型的差异倍数(FC)、P值和VIP值相结合的方法筛选差异脂质;制备冰冻切片,利用Bodipy染色技术对沉默LmapoLp-II/I后飞蝗卵巢中性脂质的含量和分布进行观察;利用甘油三酯(triglyceride,TG)测定试剂盒,对沉默LmapoLp-II/I后飞蝗卵巢总甘油三酯含量进行测定。【结果】与对照组相比,分别注射ds LmapoLp-II/I和ds LmapoLp-III后,卵巢中靶基因的表达量均可被显著抑制,沉默效率分别为80.84%和92.89%;注射ds LmapoLp-II/I的飞蝗卵巢发育迟缓,而注射ds LmapoLp-III的飞蝗卵巢与对照组相同,均能够正常发育逐渐变大,颜色由白色逐渐变黄。沉默LmapoLp-II/I后,脂质组学分析共检测到1 166种上调代谢物和1 384种下调代谢物,其中20种甘油三酯显著下调;此外,总甘油三酯测定及Bodipy染色结果显示,卵巢总甘油三酯含量和中性脂质含量均较对照组显著降低。【结论】飞蝗LmapoLp-II/I是影响卵巢发育的主要载脂蛋白基因,其参与卵巢脂质的积累和运输。研究结果可为基于脂质运输基因为靶标的害虫防治提供理论依据。

昆虫谷胱甘肽硫转移酶农药解毒与内源代谢研究进展

谷胱甘肽S-转移酶(Glutathione S-transferase,GST)是生物体内重要的解毒酶系之一,广泛存在于动物、植物和微生物中。目前有关昆虫GST的研究多集中在其对农药的抗性机制及代谢解毒方面,但深入的分子机制尚有待深入研究。本文结合国内外昆虫GST的最新研究成果以及课题组多年来对飞蝗GST的研究成果,着重从分子水平介绍昆虫GST基因对农药代谢解毒机制及其参与内源物质代谢机理的研究进展。对昆虫GST分子机制的研究,将有助于深化对昆虫GST的抗药性机制和生理功能的认识,发现新的分子靶标,为新型杀虫剂的研发和农林害虫的防治提供新思路。

基于形态特征和mtDNA COI序列的北美五倍子蚜分类和系统发育地位研究

五倍子蚜共6属12种,除北美分布1属1种外,其余分布东亚。本研究采用数值分类和分子系统发育分析方法对北美五倍子蚜Melaphis rhois的形态特点和分类地位进行研究,以倍蚜6属8种179个有翅孤雌蚜为研究对象,对其头部、胸部、腹部的直接测量特征48个、量度间比例特征31个及转化为数值的描述特征29个共108个特征进行分析。基于欧氏距离的聚类结果显示,北美倍蚜M.rhois与倍蚜属关系较近,五倍子蚜8个种共形成3个大的聚类簇,北美倍蚜M.rhois与倍蚜属的倍蛋蚜Schlechtendalia peitan和角倍蚜S.chinensis聚为一支;铁倍蚜属的肚倍蚜蛋铁亚种Kaburagia rhusicola ovogallis和肚倍蚜枣铁亚种K.rhusicola ensigallis与小铁枣蚜属的红小铁枣蚜Meitanaphiselongallis、圆角倍蚜属的倍花蚜Nurudea shiraii和红倍花蚜N.yanoiella与铁倍花蚜属的铁倍花蚜Floraphis meitanensis分别聚为一支。另外,测定五倍子蚜8个种共16个样本的mtDNA COI基因序列(约1.2 kb),最大简约法(maximumparsimony,MP)和最大似然法(maximum likelihood,ML)分子系统发育分析结果均显示北美倍蚜M.rhois与倍蚜属的关系密切,和形态数据得到的结果一致;但倍蚜8个种之间的聚类总体上与形态学研究结果不太一致,铁倍花蚜属的铁倍花蚜和小铁枣蚜属的红小铁枣蚜、铁倍蚜属的肚倍蚜枣铁亚种和肚倍蚜蛋铁亚种与圆角倍蚜属的倍花蚜和红倍花蚜分别聚为一支,彼此之间的关系尚需深入研究。