昆虫学报杂志

昆虫学报杂志2021年第8期

• 小菜蛾活化蛋白激酶C受体1基因PxyRACK1在变态发育调控中的作用

  胡晓汉,田素芬,林硕,陈艺欣,魏辉,顾晓军,黄劲飞

  【目的】活化蛋白激酶C受体1(receptor for activated C kinase 1, RACK1)参与了多细胞生物体中重要的信号传导，调节生物体的生长发育。本研究旨在克隆小菜蛾Plutella xylostella RACK1基因PxyRACK1，调查其表达模式，明确其对小菜蛾化蛹的影响及其机制。【方法】克隆PxyRACK1的全长cDNA，进行生物信息学分析，并利用qPCR检测其在小菜蛾各发育阶段(卵、1-4龄幼虫、预蛹、蛹和成虫)的表达；通过dsPxyRACK1显微注射小菜蛾4龄幼虫进行RNA干扰，并检测RNAi后PxyRACK1及蛹期特异表达基因PxyBr-Z2/3的表达量；统计死亡率、化蛹率、平均化蛹时间以及蛹重。【结果】小菜蛾PxyRACK1(GenBank登录号: MW160739)序列全长为1 148 bp，开放阅读框长960 bp，编码319个氨基酸，具有7个WD40重复序列，每个WD40重复序列包含39~42个氨基酸。PxyRACK1在小菜蛾各发育阶段均有表达，其中4龄第2天幼虫中表达量最高，2日龄蛹中表达量最低。显微注射dsPxyRACK1 24 h后，处理组4龄幼虫中PxyRACK1和PxyBr-Z2/3表达量较对照组(dsGFP注射组)的分别显著降低了36.26%和83.46%，并且显微注射dsPxyRACK1导致试虫死亡率上升、化蛹推迟、化蛹率降低以及蛹重减轻。【结论】结果说明PxyRACK1参与调控小菜蛾蛹期变态发育。本研究为进一步阐明小菜蛾变态发育的信号调控通路及开发新型昆虫生长调节剂提供了思路。

• 家蚕BmlncR2036调控P25基因启动子活性及参与中肠发育调控

  霍春月,程浩,付裕,常美玲,王艺,阚云超,李丹丹

  【目的】长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)对家蚕Bombyx mori发育具有重要调控作用。我们在前期研究中发现一个位于家蚕丝素蛋白基因P25附近的lncRNA BmlncR2036。本研究旨在进一步探索BmlncR2036调控家蚕P25基因表达的分子机制。【方法】qPCR检测BmlncR2036在5龄第3天家蚕幼虫不同组织(体壁、脑、神经、精巢、卵巢、丝腺、马氏管、血淋巴、脂肪体和中肠)中和不同发育阶段前丝腺、中丝腺和后丝腺中的表达谱。预测能够同时靶向P25和BmlncR2036的miRNA，利用荧光素酶检测法验证miRNA与P25互作关系。荧光素酶检测法测定BmlncR2036对P25基因启动子转录活性的影响。在家蚕5龄第3天幼虫中注射dsRNA敲低BmlncR2036的表达，观察丝腺及中肠表型的变化。【结果】qPCR结果显示，BmlncR2036在家蚕5龄第3天幼虫和5龄熟蚕的后丝腺中高表达，与P25基因呈现一致的表达趋势；BmlncR2036在家蚕5龄第3天幼虫的精巢和中肠中高表达，在其他组织中表达量较低，暗示其功能的多样性。miR-2739和miR-279a既能够与BmlncR2036匹配，也可能靶向P25基因的3′UTR。但荧光素酶检测法结果显示P25不是miR-2739和miR-279a的真实靶标。BmlncR2036负调控P25启动子活性，共转染pcDNA3.1(+)［BmlncR2036］和pGL3-Enhancer［P25-promoter］载体后，细胞荧光素酶活性极显著下降了52%。在家蚕5龄第3天幼虫中敲低BmlncR2036表达后出现体色变暗，中肠残留大量内容物，直至死亡的现象，表明BmlncR2036可能参与家蚕中肠的发育调控。【结论】发现lncRNA BmlncR2036可调控P25基因启动子活性，还可能参与调控家蚕中肠的发育。本研究为进一步探索家蚕lncRNA的功能提供了实验依据。

• 大豆蚜Kazal型丝氨酸蛋白酶抑制剂基因AgKaSPI 对蜡蚧刺束梗孢菌侵染的表达响应

  陈雅茹,杨洪佳,李泽,车进明,王泽群,樊东

  【目的】探究Kazal型丝氨酸蛋白酶抑制剂KaSPI在大豆蚜Aphis glycines的生长发育、消化和免疫防御等过程中的作用。【方法】基于大豆蚜转录组数据PCR克隆大豆蚜Kazal型丝氨酸蛋白酶抑制剂基因cDNA序列；qRT-PCR分别检测AgKaSPI在大豆蚜1-4龄若虫和成虫以及蜡蚧刺束梗孢菌Akanthomyces

• 绿豆象气味结合蛋白基因的克隆及表达分析

  王宏民,张静,张冲,庄国动,郑海霞,张仙红

  【目的】对绿豆象Callosobruchus chinensis气味结合蛋白(odorant binding proteins, OBPs)基因进行克隆、鉴定和组织表达分析，为研究OBPs在绿豆象嗅觉感受过程中的功能奠定基础。【方法】基于绿豆象触角转录组数据，通过RT-PCR克隆绿豆象6个OBP基因并进行生物信息学分析；通过qRT-PCR分析OBP基因在绿豆象雌雄成虫头(不含触角)、触角、腹、足和翅各组织中的表达情况。【结果】获得了6个绿豆象OBP基因的开放阅读框，命名为CchiOBP1-CchiOBP6(GenBank登录号: MN832700-MN832703, MN901841-MN901842)；CchiOBP5为一段C端不完整的Minus-C OBP，其余均属于完整的Classical OBPs，预测6个CchiOBPs均含有信号肽。系统发育分析表明CchiOBP1, CchiOBP2和CchiOBP5与叶甲科(Chrysomelidae)昆虫OBPs的亲缘关系较近，CchiOBP3, CchiOBP4和CchiOBP6与天牛科(Cerambycidae)昆虫OBPs的亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明，6个CchiOBPs基因在绿豆象成虫的触角、头(不含触角)、腹、翅和足部均有不同的表达量，CchiOBP1-4和CchiOBP6在雌雄成虫触角中均呈现高表达，且极显著高于在其他组织中的。CchiOBP5在雌成虫触角和头部(不含触角)中呈现高表达，但在雄成虫中表现为在足部的表达量显著高于在其他组织中的，在触角中的表达量最低。【结论】确定了绿豆象6个CchiOBPs基因的核苷酸和氨基酸序列组成，其中有5个CchiOBPs基因在绿豆象雌雄成虫触角中高表达，推测其在绿豆象嗅觉识别寄主植物过程中发挥重要作用。

• 茶小绿叶蝉成虫唾液细菌蛋白的鉴定

  潘铖,钮羽群,夏露霞,伍春芳,景凯婷,程墙义,王梦馨,韩宝瑜

  【目的】通过鉴定茶小绿叶蝉Empoasca flavescens成虫水状唾液蛋白中的细菌蛋白，解析叶蝉唾液的细菌种类。【方法】利用自制的收集装置和Parafilm膜夹营养液法对叶蝉成虫唾液进行收集，经超滤浓缩和电泳分离后，使用膜辅助样品制备技术法(filter-aided sample preparation, FASP)酶解，借助液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)检测蛋白，利用Mascot 2.2软件比对UniProt的细菌蛋白数据库进行查库分析从而鉴定唾液中的细菌蛋白。【结果】共鉴定到27个目49种细菌的142种蛋白。以变形菌门(Proteobacteria)细菌蛋白为主，共107个蛋白，其中又以α-变形菌纲(α-Proteobacteria)和γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)细菌蛋白占比最多。其次为厚壁菌门(Firmicutes)细菌蛋白，共28个蛋白，分别属于杆菌纲(Bacilli)和梭菌纲(Clostrida)，这些蛋白参与氨基酸、维生素和能量代谢等。【结论】鉴定的细菌蛋白可能是叶蝉生活史的重要参与者。本研究为进一步研究共生菌、茶小绿叶蝉和茶树之间的关系提供基础信息。

• 西花蓟马GABA受体基因鉴定及FoRDL 在多杀霉素抗性中的作用

  王京,何秉青,华登科,张坤,袁江江,郑晓斌,徐宝云,张友军,吴青君

  【目的】γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid, GABA)是动物神经系统中一种重要的神经递质。本研究旨在鉴定西花蓟马Frankliniella occidentalis γ-氨基丁酸受体(GABA receptors, GABAR)家族基因，明确离子型受体(GABAAR)在西花蓟马对多杀霉素抗性形成中的作用。【方法】根据西花蓟马基因组和转录组数据，鉴定并克隆GABAR基因，进行生物信息学分析；采用qPCR检测GABAAR亚基基因FoRDL, FoLCCH3和FoGRD在西花蓟马多杀霉素敏感品系不同发育阶段(1-2龄若虫、蛹和成虫)的表达模式及在敏感和抗性品系成虫期的相对表达量差异；对西花蓟马敏感品系3日龄成虫的FoRDL进行RNAi 24 h后，在0.250和0.400 mg/L多杀霉素处理下生物测定计算西花蓟马成虫死亡率。【结果】注释并克隆获得8个GABAR基因：FoRDL, FoLCCH3, FoGRD, FoGRDlike1, FoGRD-like2, FoB1, FoB2和FoB-like(GenBank登录号: MH148151-MH148158)，其ORF长度介于1 080~3 720 bp；系统进化分析表明，西花蓟马的GABAR基因与其他昆虫物种相应基因聚类，具有很高的保守性。GABAAR亚基FoRDL, FoLCCH3和FoGRD具有典型的N端胞外区环结构(loop A-F)和4个跨膜区(TM 1-4)；FoRDL外显子3存在互斥剪切。FoRDL, FoLCCH3和FoGRD的表达量随多杀霉素敏感品系西花蓟马发育阶段逐渐升高，成虫期达最高；FoRDL在西花蓟马抗性品系成虫期的表达量显著低于敏感品系成虫期的。对西花蓟马敏感品系的FoRDL进行RNAi后，在0.250和0.400 mg/L多杀霉素处理剂量下，西花蓟马成虫死亡率均显著下降，分别比对照下降了55.80%和43.00%。【结论】在西花蓟马体内鉴定到5个离子型和3个代谢型GABAR基因，其中FoRDL可能在西花蓟马对多杀霉素产生抗性中发挥一定作用。

• 不同地理种群短额负蝗对环境温度的适应性

  李文博,高宇,崔娟,唐佳威,史树森

  【目的】本研究旨在探明短额负蝗Atractomorpha sinensis不同地理种群对环境温度响应的适应性差异。【方法】以大豆叶片为食物饲养，在恒温16, 20, 24, 28和32℃, 相对湿度70%，光周期16L∶8D条件下，系统观测陕西延安、河南郑州、四川成都、云南曲靖和广东广州5个短额负蝗地理种群的生长发育过程，比较不同地理种群各虫态的发育历期、发育速率及发育起点温度和有效积温的差异性，分析种群生物学指标与栖息地环境温度的相关性。【结果】不同种群短额负蝗发育速率均随着温度升高而加快，但在16℃下成都和广州种群不能完成世代发育。随着不同种群栖息地纬度和海拔升高，其

• 利用功能反应模型评价球孢白僵菌对东亚小花蝽捕食二斑叶螨的影响

  陈亚丰,王甦,邸宁,金道超

  【目的】天敌昆虫和生防菌剂的应用都是害虫生物防治的有效手段，在生产中通过两者联合进行害虫的生物防治具有极强的应用前景和潜在的防控增效作用，然而生防菌对天敌的安全性评价是必不可少的。本研究旨在评估球孢白僵菌Beauveria bassiana与东亚小花蝽Orius sauteri联合应用进行害虫生物防治的可行性。【方法】测定了东亚小花蝽5龄若虫经2种不同浓度的球孢白僵菌孢悬液(常规浓度: 1×107孢子/mL; 低浓度: 5×103孢子/mL)和孢子粉(1×107孢子/头)处理后成虫羽化率以及经上述处理后的东亚小花蝽5龄若虫对不同密度下的二斑叶螨Tetranychus urticae雌成螨的捕食能力。【结果】东亚小花蝽5龄若虫经白僵菌孢子粉(1×107孢子/头)处理后，成虫羽化率显著降低，其余处理的成虫羽化率与对照无显著差异。3个处理组中东亚小花蝽5龄若虫对二斑叶螨雌成螨的捕食功能反应均符合HollingII型，搜寻效应随猎物密度增加逐渐降低。经低浓度球孢白僵菌孢悬液(5×103孢子/mL)处理的东亚小花蝽5龄若虫的理论日最大捕食量(Na-max)最高，猎物处理时间最短(Th)，搜寻效应回归线随猎物密度增加下降趋势最小；而球孢白僵菌孢子粉处理的东亚小花蝽5龄若虫理论日最大捕食量最低，猎物处理时间最长。【结论】低浓度的白僵菌孢悬液对东亚小花蝽5龄若虫对二斑叶螨雌成螨的捕食能力无影响，而孢子粉对该天敌5龄若虫捕食二斑叶螨雌成螨造成不利影响。本研究初步证明低浓度白僵菌孢悬液与东亚小花蝽联合应用防控二斑叶螨具有可行性。

• 河野脂螨发育各阶段外部形态扫描电镜观察

  姚润,蒋峰,汪梅青,章琴,袁亚平,朱志伟,李朝品,湛孝东

  【目的】了解河野脂螨Lardoglyphus konoi各发育阶段外部形态和超微结构特征。【方法】利用室内培养获得的不同发育阶段的河野脂螨个体样本，在扫描电镜下观察各发育阶段(卵、幼螨、若螨和成螨)的外部形态和超微结构。【结果】河野脂螨卵呈椭圆形；幼螨足3对，未见生殖器官生长痕迹，生殖毛和肛毛缺如；若螨足4对，生殖器官发育不完全，有生殖毛和肛毛，但发育亦不完全。休眠体前端尖细，后端钝圆，呈梨形状。在末体区有吸盘板，其上有13个吸盘，呈2-2-4-5分布。成螨螯肢细长，剪刀状，其上的定趾和动趾上有几个小齿；顶外毛长度约为顶内毛的50%，与顶内毛处同一水平线上。雄成螨第3对足的跗节末端为2个粗钝的齿所替代；腹面有1个生殖区和带有1对肛门吸盘的肛区。雌成螨所有的爪均分叉；腹面生殖孔为1个纵向裂缝；肛门不伸达后缘。【结论】通过电镜扫描对河野脂螨不同发育阶段外部形态和超微结构的观察，更加详细地了解了该螨的形态结构，从而为脂螨科螨类的分类和生物学研究提供了理论依据。

• 植食性昆虫唾液效应子和激发子的研究进展

  董玉妹,张美倩,沈慧,黄兴革,杨玉霞,李继芬,张文丹,沈丹宇,景茂峰,窦道龙,夏爱

  植食性昆虫与寄主植物通过协同进化形成了复杂的防御和反防御机制。本文系统综述了昆虫唾液效应子和激发子在植物与昆虫互作中的作用及机理。昆虫取食中释放的唾液激发子被植物识别而激活植物早期免疫反应，昆虫也能从口腔分泌效应子到植物体内抑制免疫；抗性植物则利用抗性(R)蛋白识别昆虫无毒效应子，启动效应子诱导的免疫反应，而昆虫又进化出多种方式来躲避植物R蛋白的识别。总之，在这场军备竞赛中，昆虫的唾液成分决定着昆虫能否取食成功。取食过程中，咀嚼式口器害虫分泌大量酶类到植物体内，而刺吸式害虫则分泌胶状和水样唾液到植物中，它们都利用激发子和效应子去调控植物的免疫防御反应。分析现已报道的昆虫效应子发现其作用机制各有不同，具体表现为影响植物早期防御信号，调控植物激素通路及其他通路,或靶向小分子RNA通路。本文还综述了昆虫激发子的最新进展，揭示激发子可以通过诱导释放植物次生代谢物以及调控激素水平、Ca2+内流和活性氧爆发增强植物抗性。最后对昆虫效应子的分泌特性、寄主特异性和多功能性作了分析，并对无毒效应子及其对应的植物R基因，以及激发子的模式识别受体的研究进行了展望。

• 褐飞虱体内共生菌多样性研究进展

  申屠旭萍,史嘉腾,宋阳,俞晓平

  褐飞虱体内存在大量的共生菌，这些共生菌不但具有种类多样性，同时在对寄主的功能上也存在多样性。目前利用分子生物学手段以及高通量测序技术鉴定得到的测序丰度大于0.1%的共生真菌和共生细菌种类分属19和53个不同的属。由于技术的局限性和共生菌难以离体培养的特性，仍有相当部分共生菌分类地位尚未明确。共生菌在褐飞虱的生长、发育、繁殖、营养代谢、抗性变异以及免疫功能等生命活动中起着至关重要的作用，种类丰富的共生菌发挥着不同的功能。共生真菌主要参与固醇类物质和必需氨基酸的合成，而共生细菌则主要参与维生素的合成。共生菌在褐飞虱致害性变异、抗药性发展以及对宿主的繁殖等方面也都产生了重要的影响，但是具体的分子机制尚未明确。本文针对褐飞虱体内共生菌多样性研究概况进行综述，并对今后的研究侧重点提出了建议，后续研究可以聚焦于: (1)共生菌种类的鉴定；(2)特定、单一种类共生菌的功能；(3)共生菌在褐飞虱体内各组织间的扩散途径、扩散种类和调控机制；(4)以共生菌为靶标进行褐飞虱的防治等。