昆虫体内章鱼胺和酪胺的研究进展

章鱼胺(octopamine,OA)和酪胺(tyramine,TA)在昆虫体内扮演着各种重要的生理角色。它们协调控制着昆虫的各种器官和行为,如调节外周淋巴器官功能和影响昆虫的学习与记忆、昼夜节律等,使得昆虫能够以合理的方式来应对外界刺激,并被认为在功能上对应于脊椎动物体内的肾上腺素和去甲肾上腺素。虽然都是酪氨酸脱羧基产物,且酪胺是章鱼胺的生物合成前体,但它们都通过不同的G蛋白偶联受体在昆虫体内发挥不同的神经调控作用。近年来,对昆虫体内章鱼胺和酪胺,尤其是它们与对应受体作用的研究,日益受到关注。本文对昆虫体内章鱼胺和酪胺的生物合成,在神经和非神经组织中的分布,被突触前结构的再摄取以及它们在昆虫体内的不同生理功能等方面的研究进展进行了综述,特别对章鱼胺和酪胺受体基因的克隆、信号转导途径以及药理作用特性等相关研究的最新进展进行了详细评述。

昆虫基因组及数据库研究进展

基因组序列为昆虫分子生物学研究提供丰富的数据资源,推动系统生物学在古老的昆虫学中蓬勃发展。昆虫基因组学研究已经成为当前的研究热点,目前在NCBI登录注册的昆虫基因组测序计划有494项,其中已提交原始测序数据的昆虫有225种,完成基因组拼接的有215种,具有基因注释的有65种,公开发表的昆虫基因组有43篇。本文综述了测序技术发展的历史及其对昆虫基因组研究的推动作用、昆虫基因组的组装和注释及其存在的问题、昆虫基因组测序进展、昆虫基因组数据库的发展及基因数据挖掘利用的基本思路和对策,以及昆虫基因大数据在害虫防治和资源昆虫利用中的应用前景。

昆虫5-羟色胺及其受体的研究进展

5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)是昆虫体内一种重要的生物胺。5-HT在昆虫神经组织和非神经组织中均可合成,它可被5-HT转运体重吸收进入突触前结构中。5-HT通过结合特异性的G蛋白偶联受体在昆虫体内发挥不同的神经调控作用,调节昆虫主要的行为活动,比如取食、生物钟、聚集、学习和记忆等。昆虫体内5-HT受体有5种,分别为5-HT1A,5-HT1B,5-HT2A,5-HT2B和5-HT7。其中5-HT1A和5-HT1B偶联胞内cAMP的降低,5-HT2A和5-HT2B偶联胞内Ca2+的释放,5-HT7偶联胞内cAMP的升高。近年来,昆虫体内5-HT及其受体的研究有了很大的进展,昆虫体内越来越多的5-HT受体被克隆,并进行了功能和药理学性质分析。不同昆虫5-HT受体药理学性质存在差异,将为以5-HT受体为靶标,设计新型特异性杀虫剂提供理论基础。

实时荧光定量PCR技术及其在昆虫学研究中的应用

实时荧光定量PCR(real-time fluorescent quantitative polymerase chain reaction,FQ-PCR)是一种利用荧光信号实时监测体外DNA分子PCR复制过程中每个循环的扩增产物,从而实现对DNA模板进行定量分析的技术,具有准确、快速、灵敏、特异等优点,在动植物基因工程、动植物检疫、微生物鉴定与分类、食品安全检测和医学等领域中得到广泛应用。本文对实时荧光定量PCR技术的原理、优缺点及近年来新的荧光探针的原理、类型进行了评述,并对实时荧光定量PCR技术在昆虫学研究中的应用进行了综述。

昆虫卵黄蛋白分子进化的研究进展

卵黄原蛋白(Vg)、卵黄多肽(YP)和小卵黄蛋白(minor YP)是昆虫三类主要的卵黄蛋白,它们之间的同源性一直是研究的重点。本文根据已经解析的Vg,YP和minor YP的氨基酸序列,采用序列比对和系统树分析的方法,并结合国内外对三者同源性研究的基础,对其进化关系进行了分析。结果表明,Vg,YP和minor YP是三类具有不同进化祖先的卵黄蛋白,它们的氨基酸序列相似性较低。Vg在系统进化过程中最为保守,与人类的血清载脂蛋白B(ApoB)具有较高的同源性;YP与脊椎动物的肝脂酶和胰脂酶具有较高的同源性;而minor YP与脊椎动物胃脂肪酶和舌脂肪酶具有较高的同源性。同时,对三者的分子特性做了简单的介绍。

膜翅目昆虫杜氏腺形态结构、内分泌物与功能的研究进展

杜氏腺为膜翅目雌性昆虫生殖器官中的一外分泌腺体,外形呈囊腔状,内含丰富的油状分泌物。其内分泌物主要为饱和与不饱和烃类化合物,有着辅助产卵、释放信息素及作幼虫食物等多方面的功能。本文对杜氏腺的形态结构、内分泌物合成途径、化学组分及其生理和生态学功能进行了综述。

中国农业昆虫基因组学研究概况与展望

昆虫种类繁多,变异惊人,是地球上最大的动物类群,其中不少种类是农业上的重要害虫或益虫。自从2000年黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)基因组发表以来,当代的昆虫学研究已经越来越多地依赖于从基因组和转录组所获得的信息。为了更好地理解昆虫生物学特性和增强应对那些严重影响人类健康、粮食供应和经济安全的各种卫生、农林害虫的能力,更好地利用那些在维持自然和农业生态系统不可或缺的昆虫以及那些为人类提供丝、蜂蜜和药品的昆虫,需要了解它们的基因组和转录组信息。目前世界上已经有50多种昆虫的基因组被报道,近10年来中国科学家也已经完成了家蚕(Bombyx mori)、小菜蛾(Plutella xyllostella)、东亚飞蝗(Locusta migratoria manilensis)、榕小蜂(Ceratosolen solmsi)和褐飞虱(Nilaparvata lugens)的基因组测定和分析,还有一批重要农业昆虫的基因组正在分析中,这其中包括烟粉虱(Bemisia tabaci)、斜纹夜蛾(Spodoptera litura)、二化螟(Chilo suppressalis)、白背飞虱(Sogatella furcifera)、灰飞虱(Laodelphax striatellu)和若干寄生蜂种类。自从2010年中国率先在国际上报道了2种昆虫(烟粉虱和褐飞虱)的转录组和表达谱以来,短短几年仅国内就已经有上百个昆虫转录组得到分析。同时,家蚕、东亚飞蝗和褐飞虱的功能基因组研究也取得了很大的进展,例如,用40个品系重测序揭示了家蚕在驯化过程中相关的基因变化,通过信号通路分析解析了东亚飞蝗散居型和群居型转换的分子机制,以及发现了2个胰岛素受体是控制稻飞虱长、短翅型可塑性发育的"分子开关"。在基因组和转录组基础上,通过基因功能的研究和挖掘,结合应用新的基因组定点编辑技术和RNAi技术,将使害虫的防治和益虫的利用出现革命性的变化。

昆虫体水分调控机制的研究进展

水是生命活动的基本介质,是发生积极生命活动所必需的条件之一。本文经综述了昆虫体水分调控机制的研究新进展。昆虫为适应不利的环境,逐渐形成了主要通过马氏管实现的对体内水分的多种调控机制:跨膜转运、穿细胞转运、逆向转运、缝隙转运和共同转运,起调控作用的成分主要为水分调节蛋白尤其是水通道蛋白、水分调节激素,并形成周期性活动习性以适应干燥的环境。

昆虫体内不同微生物间互作关系的研究进展

昆虫在某些发育阶段可感染不同种类的共生微生物,这些共生物在宿主生长、繁殖、适应环境及进化的过程中起重要作用。大量研究发现,昆虫体内的不同共生微生物并不是孤立存在和发生作用的,而是相互间不同程度地存在某些联系。本文以共生细菌为重点,综述了最近10多年来有关不同种共生细菌之间的关系,及共生细菌与其他昆虫相关微生物(病原细菌、真菌和病毒及昆虫共生真菌)之间相互关系的研究进展。其中,重点回顾了不同细菌在昆虫体内的共存和对宿主功能上的协作,昆虫中已经发生或可能正在发生的细菌取代,以及共生细菌对宿主的病原物敏感性的影响等方面的研究。最后对各种生物学技术大量应用于共生细菌研究的背景下此领域的研究前景进行了讨论。

入侵昆虫基因组研究进展

随着全球贸易的加速发展,入侵物种对农林业、生态环境及人类健康的威胁日益严重。基因组学研究为阐明外来有害生物入侵的分子机制与生态适应性过程以及研发新型防控技术提供了新手段、新平台与大数据。本文综述了入侵昆虫基因组学研究的发展现状,系统总结了基因/基因家族、转座子/重复序列等基因组信息在决定昆虫入侵性中的重要作用,着力探讨了基因组学研究在助力害虫RNAi、昆虫不育技术(SIT)、化学生态防治和物理防治等防控新技术/新产品开发方面的潜力,并展望了基因组学研究应用于入侵昆虫综合防控的前景。

微生物影响水稻和害虫互作关系的研究进展

植物和植食性昆虫在长期进化的过程中获得了多样复杂的机制来相互适应。植物进化出了一系列抗虫防御反应机制;与此同时,植食性昆虫也进化出多种策略来适应植物防御,达到生存的目的。微生物广泛存在于环境及植物和昆虫体内,越来越多的证据证明,微生物能够参与植物和植食性昆虫的互作过程,对植物和植食性昆虫的环境适应性产生重要影响。水稻是主要的粮食作物,本文概述了水稻与害虫的互作以及昆虫共生菌、土壤微生物和病原微生物等农田生态系统中常见微生物影响水稻生长发育、害虫种群繁衍和改变水稻对害虫的防御反应的研究进展,对于进一步理解植物和害虫的互作关系具有重要意义。最后,对未来利用微生物防治水稻害虫的研究方向提出了展望:(1)加强杀虫微生物菌剂的研发力度;(2)应用内共生菌防控害虫。

烟粉虱传播双生病毒研究进展

综述了烟粉虱Bemisia tabaci对双生病毒的获取、传播及存留等方面的特性.烟粉虱最短的获毒和接种时间为15～30 min;双生病毒在烟粉虱体内可存留1至数周,有的终身存在.烟粉虱对双生病毒的传毒效率除了随其获毒及传毒时间的延长、传毒烟粉虱个体数量的增加以及病毒体浓度的增加而提高外,还与烟粉虱的龄期及性别有关.双生病毒除了在植物与粉虱之间直接传播外,还可通过烟粉虱交配及经卵携带的途径在烟粉虱个体和代别间进行传播.寄主植物、双生病毒的一些特殊蛋白以及烟粉虱内共生菌产生的GroEL蛋白,都可影响烟粉虱携带的双生病毒种类及传毒的可能性.双生病毒可对烟粉虱的发育、存活和生殖产生不利或有利的影响.雌成虫携带番茄黄化曲叶病毒（tomato yellow leaf curl virus,TYLCV）后,存活力和生殖力均下降;而携带番茄斑驳病毒（tomatomottle virus,ToMoV）后,生殖力提高.此外,植物感染双生病毒后,其对烟粉虱的适合性可能提高.

温度对产虫茶昆虫紫斑谷螟生长发育的影响

为探明温度对贵州主要产虫茶昆虫紫斑谷螟Pyralis farinalis(Linnaeus)生长发育的影响,本研究以白茶Litsea coreana为寄主植物,分别设置5个恒温(19,22,25,28和31℃)条件,研究温度对紫斑谷螟卵、幼虫、蛹和未成熟期平均发育历期、发育速率和存活率的影响,计算各虫态发育起点温度和有效积温。结果表明:温度对紫斑谷螟各虫态发育历期、发育速率和存活率影响显著。在19～31℃范围内,各虫态的平均发育历期均随温度的升高而缩短,卵期、幼虫期、蛹期及未成熟期均在31℃达到最小值,分别为4.56±0.24,43.33±1.50,7.89±0.20和55.78±1.69d。紫斑谷螟各虫态发育速率与温度呈二次回归关系,且极显著相关。此外,温度显著影响各虫态存活率,卵的存活率在28℃时最高,为93%;幼虫和蛹的存活率则在25℃最高,分别为88%和93%;温度过高或过低均不利于其生长发育。由直接最优法计算得到紫斑谷螟卵期、幼虫期、蛹期及未成熟期的发育起点温度分别为13.30,15.48,13.19和14.82℃,有效积温依次为88.36,679.51,159.73和952.04日·度。这些结果为紫斑谷螟的繁殖提供了基础参考数据,对指导虫茶生产有实用参考价值。

转cry1Ab基因水稻对非靶标昆虫白背飞虱种群增长的影响

通过室内饲养实验及水稻氨基酸和碳、氮含量测定,比较研究了转cry1Ab水稻克螟稻(KMD1和KMD2)与其亲本秀水11对非靶标害虫白背飞虱种群增长的影响。结果表明,以克螟稻为食可对白背飞虱的产卵期和每雌产卵量产生一定影响。以KMD2为食的白背飞虱的产卵期为7.6天,每雌产卵量为95.0粒,均显著低于以母本秀水11为食的白背飞虱的12.7天和167.5粒。但是,以KMD1为食的白背飞虱仅产卵期(8.6天)显著变短,其每雌产卵量与以其母本秀水11为食的白背飞虱无显著差异。稻苗氨基酸含量分析结果表明,KMD2引起白背飞虱种群生殖力显著下降可能与其游离氨基酸的总量和丙氨酸含量的显著下降以及谷氨酸含量的显著上升有关。因此,转cry1Ab水稻可对白背飞虱种群增长产生影响,但其影响因转cry1Ab水稻品种而异。

杭州悬铃木方翅网蝽的捕食性天敌种类及日本通草蛉幼虫捕食作用

本文调查发现杭州悬铃木方翅网蝽Corythuchaciliata(Say)的捕食性天敌有5科7种,主要是日本通草蛉Chrysoperla nipponensis(Okamoto)、普通草蛉Chrysoperla carnea(Stephens)和小花蝽属Oriusspp.。日本通草蛉幼虫对悬铃木方翅网蝽成虫、若虫的捕食功能反应均符合HollingII型方程,捕食作用强弱为:日本通草蛉3龄幼虫捕食若虫>日本通草蛉2龄幼虫捕食若虫>日本通草蛉3龄幼虫捕食成虫,其对应的搜寻效率α与处理时间Th值分别为1.0141、0.5687、0.3757和0.0075、0.0121、0.0267。成虫和若虫共存时,日本通草蛉3龄幼虫喜好捕食若虫。日本通草蛉幼虫的搜寻效应随猎物密度的增加而降低。在悬铃木方翅网蝽若虫密度相同的条件下,日本通草蛉2龄、3龄幼虫随着自身密度的增大,其平均捕食量逐渐减少,捕食作用率也相应降低,其捕食作用率E与自身密度P的关系分别为:E=0.3164P-0.4700和E=0.3411P-0.4762。日本通草蛉幼虫间存在分摊竞争。

植物中逆境反应相关的WRKY转录因子研究进展

WRKY转录因子是植物体内一类比较大的转录因子家族,它在植物的生长发育以及抗逆境反应中起着非常重要的作用。综述了WRKY转录因子在植物应对冻害、干旱、盐害等非生物胁迫与病原菌、虫害等生物胁迫反应中的重要调控功能,并概括了WRKY转录因子在调控这些逆境反应中的机制。

昆虫基因组及其大小

昆虫基因组大小是由于基因组各种重复序列在扩增、缺失和分化过程中所致的数量差异造成的。这些差异使得昆虫不同类群间、种间和同种的不同种群间表现出基因组大小的不同。目前有59种昆虫已经列入基因组测序计划,其中6种昆虫(黑腹果蝇Drosophila melanogaster、冈比亚按蚊Anopheles gambiae、家蚕Bombyx mori、意大利蜜蜂Apis mellifera、埃及伊蚊Aedes aegypti和赤拟谷盗Tribolium castaneum)的全基因组序列已经报道。有725种昆虫的基因组大小得到了估计,大小在0.09～16.93pg(88～16558Mb)之间。本文还介绍了昆虫基因组大小的估计方法,讨论了昆虫基因组大小的变化及其意义。

重金属镉与铜在棕尾别麻蝇体内的积累和排泄研究

为了研究镉(Cadmium,Cd)和铜(Copper,Cu)在棕尾别麻蝇Boettcherisca peregrina(Diptera:Sarcophagidae)生长发育过程中积累和排泄的动态变化,在室内给棕尾别麻蝇初产幼虫连续饲喂含不同浓度Cd2+或Cu2+的人工饲料,每隔24h测定幼虫对Cd2+或Cu2+积累和排泄及变态过程中的变化。结果表明:棕尾别麻蝇幼虫取食含有Cd2+的饲料后,大部分Cd2+积累在体内,少部分通过排泄系统排出。Cd2+在幼虫体内的积累量随着取食时间的延长而增加,幼虫取食含200μg/gCd2+饲料后,体内Cd2+积累量高于取食含100μg/g、400μg/g和800μg/gCd2+饲料后体内Cd2+积累量,幼虫对Cd2+排泄量亦有相同的规律。Cd2+在幼虫、蛹和刚羽化成虫中的含量依次降低。棕尾别麻蝇幼虫取食含Cu2+的饲料后,其体内Cu2+积累量小于排泄量,而且体内积累量和排泄量随着取食时间的延长而增加,Cu2+积累量和排泄量与取食饲料中的Cu2+浓度均不成正比。在变态过程中,Cu2+也不断被排泄,体内Cu2+含量随之下降。

植物与植食性昆虫的分子互作:基础与应用

植物与植食性昆虫之间存在着复杂的分子互作。首先,植食性昆虫会利用自身的嗅觉和味觉化学感觉系统,通过对植物挥发性和非挥发性信息化合物的编码与解析,结合对植物颜色、形状等物理信息的感觉与编码,定位及确定寄主植物。其次,植物可以通过位于细胞膜的受体识别植食性昆虫相关模式分子和损伤相关模式分子,启动由早期信号事件和植物激素信号途径介导的防御反应,并由此而影响植食性昆虫的种群适合度。最后,为抵御寄主植物的防御反应,植食性昆虫会通过复杂多样的反防御策略适应或抑制寄主植物的防御反应。本文对如上所述的植物与植食性昆虫分子互作研究进展及由此而开发的一些害虫防控新技术进行了综述。