昆虫学报杂志

昆虫学报杂志2021年第9期

• 荻草谷网蚜唾液蛋白基因Sm13498的克隆及功能分析

  付裕,王倩,张勇,陈巨莲

  【目的】荻草谷网蚜Sitobion miscanthi为我国小麦Triticum aestivum主产区麦蚜优势种;Sm13498蛋白是在荻草谷网蚜唾液腺中特异表达的唾液蛋白。本研究旨在探析荻草谷网蚜功能未知的Sm13498在调节植物防御反应中的潜在作用。【方法】基于荻草谷网蚜唾液腺转录组测序数据，PCR克隆Sm13498的cDNA全长序列，并进行生物信息学分析；采用RT-qPCR测定Sm13498在取食小麦叶片不同时间的荻草谷网蚜无翅成蚜中的表达动态；通过酵母分泌系统验证Sm13498蛋白信号肽的分泌功能；利用根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导在本氏烟Nicotiana benthamiana中瞬时表达技术鉴定Sm13498蛋白功能及亚细胞定位。【结果】克隆获得了荻草谷网蚜Sm13498 cDNA全长序列(GenBank登录号：MW346655)，开放阅读框(ORF)全长783 bp，编码260个氨基酸，预测蛋白分子量28.01 kD，第1-22位氨基酸为N端信号肽。系统进化树显示，Sm13498与豌豆蚜Acyrthosiphon pisum的功能未知蛋白LOC100159087precursor(GenBank登录号: NP_001313548.1)亲缘关系最近(氨基酸序列一致性为71.7%)。RT-qPCR结果表明，Sm13498在荻草谷网蚜无翅成蚜取食小麦叶片12 h时表达水平达到最高。含有Sm13498信号肽片段的酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae YTK12可在YPRAA培养基正常生长，并可将无色2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)还原为不可溶的暗红色的氯化三苯基四氮唑(TTF)，证实其信号肽具有分泌活性。经根癌农杆菌介导在本氏烟瞬时表达Sm13498蛋白可抑制Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2-associated X protein, BAX)及病原菌激发子INF1诱导的程序性细胞死亡。亚细胞定位结果表明，Sm13498-GFP融合蛋白定位于本氏烟叶片细胞膜。【结论】结果说明荻草谷网蚜唾液蛋白Sm13498可抑制植物防御反应。本研究为发掘荻草谷网蚜唾液中效应子, 深入解析麦蚜对小麦品种强适应性奠定了基础。

• 沙葱萤叶甲成虫不同夏滞育阶段的转录组分析(英文)

  李艳艳,陈龙,李玲,谭瑶,庞保平

  【目的】本研究旨在揭示内蒙古草原新害虫沙葱萤叶甲Galeruca daurica专性夏滞育相关的重要基因以及代谢通路。【方法】应用RNA-Seq技术，对沙葱萤叶甲成虫不同夏滞育阶段［滞育前期(PD)、滞育期(D)及滞育后期(TD)］进行转录组测序、分析及基因功能预测，基于RNA-Seq数据筛选夏滞育不同阶段差异表达基因；利用qPCR对基于RNA-Seq数据筛选的10个差异表达基因的表达水平进行验证。【结果】从9个文库中获得202 770 198 clean reads，将12 078 060条转录本组装获得82 292 条unigene，平均长度为783.59 bp，N50为1 545 bp。沙葱萤叶甲D vs PD和TD vs D 比较组分别有2 395(2 119上调和277下调)和62(59上调和3下调)个差异基因。KEGG分析表明，D vs PD和TD vs D比较组差异表达基因分别显著富集于糖孝解/糖异生通路和脂肪酸生物合成通路；此外，许多与钙离子信号转导相关的基因在滞育期间差异表达。10个差异表达基因的qPCR分析表明，RNA-Seq与qPCR结果高度一致。【结论】糖孝解/糖异生、脂肪酸生物合成及钙离子信号通路可能在沙葱萤叶甲滞育调节中起着重要的作用。本研究为进一步研究沙葱萤叶甲成虫专性夏滞育的分子机理奠定了基础。

• 天宫二号航天蚕后代小茧突变体sc的发现与基因定位

  沈广胜,沈兴家,张龙,赵巧玲,高梦杰,唐顺明,黄静怡,陈艳花,蒋涛,朱娟,王梅仙

  【目的】从2016年天宫二号空间实验室经历33 d后返回的1头成活“秋丰×白玉”杂交后代雌蚕Bombyx mori与地面“白玉”雄蚕交配的后代个体中，发现有结小茧突变体，进而分离并建立了飞天蚕(space silkworm)正常茧品系TG和小茧突变体品系sc。本研究通过对sc进行遗传分析和基因定位，旨在揭示产生小茧突变体的基因。【方法】对TG和sc进行表型分析；以sc, TG和正常大茧品系0223V1为试验材料，组配(sc♀×0223V1♂)F1及回交群体BC1F——(sc♀×0223V1♂)F1♀×sc♂和BC1M——sc♀×(sc♀×0223V1♂)F1♂。以sc, 0223V1和F1基因组DNA为模板，每个连锁群随机选10个SSR引物进行PCR扩增，筛选多态性SSR标记。利用雌性家蚕减数分裂染色体不交换的特点，用BC1F确定sc基因所属连锁群；再根据家蚕SSR分子标记连锁图谱，用BC1M进行基因定位。【结果】表型分析表明sc幼虫体型小于TG幼虫的，蚕茧重约为TG的1/2。遗传分析表明突变受一对隐性基因sc控制；基因定位结果表明该基因位于家蚕基因组第3连锁群S2930-363和S2930-289 SSR标记之间，物理距离为684 kb，包含33个候选基因。【结论】飞天蚕小茧突变受位于家蚕基因组第3连锁群的一对隐性基因sc控制。

• 黑水虻抗菌肽HI-3对人结肠癌HCT-8细胞 谷氨酰胺和谷氨酸代谢通路的影响

  高嘉敏,许晓燕,胡紫媛,陈映丹,孙虹霞,杨愈丰,夏嫱

  【目的】研究黑水虻Hermetia illucens抗菌肽HI-3对人结肠癌HCT-8细胞氨基酸代谢的影响，以丰富对其抑癌机理的认识。【方法】采用CCK-8法测定不同浓度(80, 160和320 μg/mL)抗菌肽HI-3对HCT-8细胞的抑制率；利用GC-MS进行HCT-8细胞代谢物测定，通过基于R软件的通路分析找出氨基酸含量差异最显著的氨基酸代谢通路并筛选出该通路靶标酶。320 μg/mL HI-3处理HCT-8细胞后，利用酶活性检测试剂盒测定靶标酶谷氨酰胺酶(GLS)活性；利用RT-qPCR和Western blot技术分别对HCT-8细胞的GLS基因进行mRNA及蛋白表达水平的测定；利用生化试剂盒和ELISA试剂盒检测HCT-8细胞内谷氨酰胺和谷氨酸代谢通路涉及的重要代谢物谷氨酰胺(Gln)、谷氨酸(Glu)、谷胱甘肽(GSH)、α-酮戊二酸(α-KG)和ATP含量的变化。【结果】浓度为80, 160和20 μg/mLHI-3对HCT-8细胞的抑制率分别为33.85%±3.50%, 46.26%±0.90%和55.53%±1.70%，且抑制率随HI3浓度升高而增大。320 μg/mL HI-3处理对谷氨酰胺和谷氨酸代谢通路的影响最大，其中氨基酸代谢物含量与阴性对照组(0 μg/mL HI-3)相比差异最为显著；这一通路中的靶标酶GLS活性及其GLS的mRNA和蛋白表达水平均极显著低于阴性对照组；另外与此通路相关的重要代谢物Gln, Glu, GSH, α-KG和ATP含量与阴性对照组相比亦显著减少。【结论】浓度为320 μg/mL黑水虻抗菌肽HI-3对HCT-8细胞谷氨酰胺和谷氨酸代谢通路影响最为显著，并能通过阻碍该通路来显著抑制HCT-8细胞的增殖。

• 中华按蚊含LY结构域的胰蛋白酶基因的分子特征及表达模式分析

  张肖肖,雷丹,李香盈,陈斌

  【目的】在全基因组鉴定中华按蚊Anopheles sinensis 含LY结构域的胰蛋白酶(LY-trypsin)基因，探究其分子特征、表达模式以及系统发育关系。【方法】以NCBI数据库中冈比亚按蚊An. gambiae、埃及伊蚊Aedes aegypti、黑腹果蝇Drosophila melanogaster和致倦库蚊Culex quinquefasciatus胰蛋白酶家族基因的氨基酸序列为询问序列，通过本地Blast搜索鉴定中华按蚊基因组中胰蛋白酶基因，将中华按蚊LY-trypsin基因依据其结构域特征及系统发生关系进行命名LY-trypsin。运用生物信息学方法预测中华按蚊LY-trypsin基因的结构、在scaffold的定位、结构域、系统发育关系，及其在中华按蚊不同发育时期、成蚊不同组织和吸血前后雌成蚊中的表达模式。【结果】在中华按蚊全基因组上共鉴定得到27个中华按蚊LY-trypsin基因；在黑腹果蝇、冈比亚按蚊、致倦库蚊和埃及伊蚊基因组中未鉴定到LY-trypsin基因。中华按蚊27个LY-trypsin基因分别编码329~1 125个氨基酸，分子量在36.8~125.5 kD之间，等电点在4.73~8.94间。其中， 20个LY-trypsin具有信号肽，信号肽长度在10~62个氨基酸之间。这27个中华按蚊LY-trypsin基因的外显子数为1~5个，内含子长62~20 093 bp。这27个中华按蚊LY-trypsin基因被定位在11个scaffold上，其编码蛋白均有YWTD保守基序(LY基序)；其中16个LY-trypsin基因所编码的氨基酸序列具有含丝氨酸、组氨酸和天冬氨酸催化三联体的活性位点。系统发育结果表明，27个中华按蚊LY-trypsin基因聚类为4个分支。在不同发育阶段，半数以上的中华按蚊LY-trypsin基因显示出相似的表达模式，在幼虫阶段均高水平表达；在中华按蚊不同成蚊组织中，LY-trypsin基因均有不同程度的表达；吸血前后雌蚊中仅有个别基因表达，并未发现表达特异性。【结论】本研究在中华按蚊基因组中首次鉴定出LYtrypsin基因，并揭示了这些LY-trypsin基因的分子特征和表达模式，为LY-trypsin基因的进一步研究提供了信息框架。

• 红火蚁及其他两种蚂蚁毒腺细菌鉴定与多样性分析(英文)

  杨帆,余金咏,陈思琪,宁冬冬,BabarHASSAN,许益镌

  【目的】本研究旨在分析红火蚁Solenopsis invicta毒腺细菌群落多样性，并与热带火蚁Solenopsis geminata和聚纹双刺猛蚁Diacamma rugosum比较毒腺细菌群落差异。【方法】采用Illumine Hiseq 2500测序平台对红火蚁(工蚁、有翅蚁和蚁后)、热带火蚁(工蚁)及聚纹双刺猛蚁(工蚁)毒腺细菌群落16S rRNA基因V3-V4区测序，基于测序数据进行生物信息学分析。【结果】变形菌门(Proteobacteria)在红火蚁工蚁、有翅蚁和蚁后以及热带火蚁工蚁毒腺中占优势，而厚壁菌门(Firmicutes)在聚纹双刺猛蚁工蚁毒腺中占优势。与红火蚁工蚁和有翅蚁相比，柔壁菌门(Tenericutes)在红火蚁蚁后毒腺中更丰富。广州红火蚁蚁后毒腺中假单胞杆菌Pseudomonas相对丰度显著高于其在有翅蚁及工蚁中的。螺原体Spiroplasma相对丰度在热带火蚁毒腺中显著高于在聚纹双刺猛蚁工蚁毒腺中的。毒腺中细菌多样性分析发现，芽孢杆菌属Bacillus和乳酸杆菌属Lactobacillus在广西红火蚁工蚁中的相对丰度显著高于在广州红火蚁工蚁中的。然而，乳酸杆菌属细菌在聚纹双刺猛蚁工蚁毒腺中的相对丰度显著高于广西的热带火蚁工蚁毒腺中的。【结论】毒腺细菌组成和多样性在3种不同种类蚂蚁工蚁和红火蚁不同品级中存在差异。

• 东方蜜蜂微孢子虫一新型孢壁蛋白的基因克隆、 表达及亚细胞定位

  熊亮,敖塘堰,张真,马振刚,周泽扬

  【目的】微孢子虫(Microsporidia)孢壁在孢子构成及孢子侵染宿主过程中扮演重要的角色。本研究旨在鉴定获得的东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae新型孢壁蛋白，并进行基因克隆和原核表达，明确其亚细胞定位。【方法】通过在线软件对东方蜜蜂微孢子虫新型孢壁蛋白AAJ76_1400036761序列进行生物信息学分析。利用PCR法获取目的片段并将其克隆至原核表达载体pCold II中，利用IPTG诱导表达重组蛋白并通过镍柱亲和层析法纯化目的蛋白。以获得的重组蛋白为抗原免疫小鼠制备多克隆抗体，通过间接免疫荧光技术和免疫胶体金定位技术对该蛋白进行亚细胞定位分析；利用蛋白质免疫印迹法检测该蛋白与东方蜜蜂微孢子虫几丁质壳的互作。【结果】在MicrosporidiaDB数据库中获得AAJ76_1400036761基因序列，基因全长681 bp，编码226个氨基酸；预测等电点为6.84，分子量为26.19 kD。SDS-PAGE电泳和Western blot结果表明AAJ76_1400036761重组蛋白能够在大肠杆菌Eescherichia coli Rosetta中高量表达。Western blot结果表明，制备的多克隆抗体能够特异地识别东方蜜蜂微孢子虫总蛋白中的AAJ76_1400036761，说明其在成熟东方蜜蜂微孢子虫中有表达。亚细胞定位结果显示，AAJ76_1400036761定位于东方蜜蜂微孢子虫孢壁上。重组蛋白AAJ76_1400036761能够与蜜蜂微孢子虫的几丁质壳结合。【结论】AAJ76_1400036761蛋白在东方蜜蜂微孢子虫成熟孢子中有表达；该蛋白定位于东方蜜蜂微孢子虫孢壁上，为东方蜜蜂微孢子虫新的孢壁蛋白。本研究为深入研究该蛋白的生物学功能奠定了基础。

• 敲减神经肽F基因(npf)对亚洲玉米螟取食、生长发育和繁殖的影响

  石坚,王原,梁佳,杜娟,赵章武

  【目的】神经肽F(neuropeptide F, NPF)是无脊椎动物特有的一类神经肽，因其C末端是苯丙氨酸(F)而命名，参与昆虫的取食、生物节律、学习记忆等多种生理功能的调控。本研究旨在明确NPF对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis生长发育的影响，为害虫防治提供重要依据。【方法】采用一种基于工程菌高效合成靶向昆虫基因的dsRNA的方法经济有效地敲降npf，用低浓度(0.01%)和高浓度(0.02%)dsNPF和dsGFP(对照)分别饲喂亚洲玉米螟1龄初、3龄初和5龄初幼虫直至化蛹，检测5龄幼虫平均取食量、体重、体长、存活率和化蛹率，蛹羽化率和成虫产卵量，以及幼虫各龄期、蛹发育历期和成虫寿命。【结果】从亚洲玉米螟1, 3和5龄初幼虫开始饲喂0.01%和0.02% dsNPF时，与饲喂相应浓度dsGFP的对照相比，除个别点外，5龄幼虫的取食量、体重、体长、存活率和化蛹率，蛹羽化率和成虫单雌产卵量均显著降低，幼虫各龄期、蛹发育历期均显著延长，成虫寿命显著缩短。且dsNPF处理幼虫的龄期越早对发育的影响越大。其中0.01% dsNPF处理的1龄幼虫和0.02% dsNPF处理的3龄幼虫有90%的个体在蛹期死亡，而0.02%dsNPF处理的1龄幼虫有90%的个体在幼虫期死亡。【结论】结果提示NPF对亚洲玉米螟的发育和取食具有调控作用，这为探索新型绿色的害虫防治提供了依据。

• 日本刀角瓢虫对不同叶毛密度茄子品种的产卵选择性

  梅文娟,姚凤銮,林硕,丁雪玲,郑宇,卢学松,何玉仙,翁启勇

  【目的】产卵是昆虫发育过程中繁衍后代、维持种群数量的重要环节。在前期研究发现日本刀角瓢虫Serangium japonicum喜欢在茄子Solanum melongena叶片上产卵的前提下，本研究旨在深入探究日本刀角瓢虫对不同叶毛密度茄子品种的产卵选择性，以期进一步明确植物叶毛介导的日本刀角瓢虫产卵选择机制。【方法】观察日本刀角瓢虫雌成虫在4个茄子品种(黑到底、黑妞、日友长直壮、络星)叶碟和植株上的产卵选择性，测定不同茄子品种上日本刀角瓢虫后代的生长发育及成虫的繁殖力、捕食能力和对叶片的附着力，观察4个茄子品种叶片背面超微结构，测定日本刀角瓢虫雌成虫对茄子叶片的气味选择，测量茄子叶片上烟粉虱Bemisia tabaci卵粒的长度和宽度，测定日本刀角瓢虫卵被其雌成虫的同类捕食风险。【结果】日本刀角瓢虫偏好在黑到底上产卵，后代个体在黑到底品种上总发育历期(15.41±0.21 d)最短，亲代单雌产卵量(877.44±15.27粒/头)最高。但是，日本刀角瓢虫的产卵量占比与子代生长表现(发育历期、存活率和成虫体重)和成虫生存表现(繁殖力和捕食能力)均无显著相关性，而与叶片背面叶毛密度和长度存在显著正相关性；日本刀角瓢虫在茄子叶碟上的产卵量占比与日本刀角瓢虫雌成虫附着力存在显著正相关性。日本刀角瓢虫雌成虫附着力与叶毛密度显著正相关，而与亲代生长表现无显著相关关系。茄子叶片气味、猎物质量以及被同类捕食风险均不显著影响日本刀角瓢虫的产卵选择。【结论】茄子叶片背面叶毛密度及叶毛介导的日本刀角瓢虫附着力在日本刀角瓢虫对茄子叶片的产卵选择性中起重要作用。

• 叶面肥对柑橘全爪螨生长发育和繁殖及柑橘苗生长的影响(英文)

  刘喆,GeorgeAndrewCharlesBEATTIE,岑伊静,徐长宝

  【目的】柑橘全爪螨Panonychus citri在中国是一种重要的柑橘害虫，叶面肥在橘园的应用很普遍。本研究是为了明确柑橘施用尿素和复合氨基酸2种叶面肥对这种害螨生长发育和繁殖及柑橘苗生长的影响。【方法】在室内分别用尿素(0.50%)和复合氨基酸(0.17%)2种叶面肥喷施盆栽沙糖橘Citrus reticulata Blanco cv. Shatangju苗，以喷施清水为对照，探究叶面施肥对柑橘全爪螨生命表参数［净 增殖率(R0)、平均代时(T)、内禀增长率(rm)、周限增长率(λ)和种群趋势指数(I)］及柑橘苗生长参数(叶长、宽和面积, 茎长, 株高, 新梢的长度和数量)和叶片养分(N, P和K)含量的影响。【结果】柑橘全爪螨未成熟螨态的发育历期没有受到叶面肥的影响，但施用0.50%尿素的柑橘苗上第2若螨的存活率(95.40%)显著高于施用清水的对照(78.26%)和喷施0.17%复合氨基酸的处理(75.61%)，其雌螨的繁殖力(42.1/♀)也显著高于对照(33.1/♀)。复合氨基酸处理柑橘苗上的雌螨寿命(19.5 d)显著长于尿素处柑橘苗上的雌螨寿命(14.8 d)和对照(14.5 d)，复合氨基酸处理柑橘苗上的雄螨寿命(17.6 d)也显著长于对照(13.1 d)。总体上，在尿素处理的柑橘苗上柑橘全爪螨的净增殖率(R0)(17.88)和种群趋势指数(I)(18.08)值最高，2个参数都显著高于对照(分别为10.08和11.17)。施用2种叶面肥显著促进了柑橘苗叶片生长(叶长、叶宽、叶面积)，其N, P和K含量以及氮钾比(N/K)也显著增加。【结论】柑橘苗叶面喷施尿素和复合氨基酸都可促进柑橘苗生长，喷施尿素会导致柑橘全爪螨种群的显著增长，而喷施复合氨基酸没有导致柑橘全爪螨种群显著增长。因此，推荐使用复合氨基酸代替尿素作为柑橘的叶面肥施用。但是，喷施复合氨基酸可显著延长柑橘全爪螨成螨的寿命，所以在使用时还应该加强对其种群的监测。

• 华北大黑鳃金龟对桃树挥发物的电生理反应

  张诺,陈立,谢广林

  【目的】华北大黑鳃金龟Holotrichia oblita是一种分布范围广，寄主种类多的农业害虫。本研究鉴定了桃树顶空挥发物中对华北大黑鳃金龟雌虫具有触角电生理活性的化合物，并探索桃树挥发物活性成分的剂量对华北大黑鳃金龟雌、雄虫触角电生理反应的影响。【方法】采用顶空吸附法收集桃树枝叶挥发物，用气相色谱触角电位联用技术(GC-EAD)和气相色谱质谱联用技术(GC-MS)鉴定有电生理活性的桃树挥发物成分，最后用触角电位(electroantennograph, EAG)技术测试这些挥发物在0.01,0.1, 1, 10和100 μg剂量下引起的华北大黑鳃金龟雌、雄成虫EAG反应。【结果】桃树挥发物中能引起华北大黑鳃金龟雌成虫触角电生理反应的成分有7种，包括Z-β-罗勒烯、顺-3-己烯乙酸酯、顺-3-己烯醇、壬醛、水杨酸甲酯以及2种未知化合物。所测试的对华北大黑鳃金龟雌成虫触角具有电生理活性的5种桃树挥发物成分在各剂量下都能引起雌、雄成虫明显的EAG反应。雌、雄虫对同种物质的EAG反应随着剂量的增加而有增大的趋势，并且雌虫的EAG反应显著高于雄虫。【结论】桃树挥发物中，罗勒烯、顺-3-己烯乙酸酯、顺-3-己烯醇、壬醛、水杨酸甲酯均能引起华北大黑鳃金龟雌、雄成虫的剂量依赖性的触角电生理反应，而且存在显著的性别差异。可利用这些化合物开展行为反应和田间诱集试验，进一步验证其对华北大黑鳃金龟的引诱活性。

• 草地贪夜蛾成虫复眼明暗适应及黄光照射下明适应状态转化率

  蒋月丽,武予清,李彤,苗进,巩中军,段云,梅诗琼,王雪芹,刘启航

  【目的】蛾类昆虫的趋光性与复眼明暗适应状态的转化有着直接的关系，本研究旨在阐明光照与草地贪夜蛾Spodotera frugiperda复眼明暗适应状态转化的关系。【方法】在光、暗适应条件和不同光照强度黄光照射下，在不同时间段，用相机迅速拍照，观察统计草地贪夜蛾成虫复眼的明暗适应状态及明、暗适应状态转化率。【结果】在明适应状态下，草地贪夜蛾成虫经黄光照射1 h后，随光照强度的增加，复眼明适应状态保持率逐步升高：雄成虫复眼在0.1~0.5 lx时明适应状态保持率为67.77%(有32.23%的转化为暗适应状态与中间状态)，4~6 lx时明适应状态保持率达到100%；雌成虫复眼在7~10 lx时，明适应状态保持率达98.90%。在明适应状态下，经黄光照射3 h后，草地贪夜蛾成虫复眼明适应状态保持率亦随着光照强度的增加逐步升高，在0.1~0.5 lx时雄成虫复眼明适应状态保持率为50.00%,雌成虫为32.23%；在光照强度7~10 lx时，雌雄成虫复眼明适应状态保持率分别为90.00%和100%。在暗适应状态下，草地贪夜蛾成虫经不同光照强度的黄光照射30 min后，成虫复眼向明适应状态逐渐转化：在0.1~0.5 lx光照强度时雌、雄成虫复眼明适应状态转化率均为93.33%；当光照强度达到0.6~0.9 lx时雌成虫复眼的明适应状态转化率达到100%，雄成虫复眼则在1~2 lx时达到100%。【结论】结果说明，草地贪夜蛾成虫有较强的光敏感性，且雌虫对黄光的光敏感性略强于雄虫。