不同虫源和致害性的褐飞虱体内共生菌的种群动态

通过对不同地理种群和致害性的褐飞虱体内共生菌,在高温和抗性水稻品种作用下的种群动态研究表明,在正常湿度下褐飞虱体内共生菌的数量随若虫的生长发育而增加,5龄若虫期是共生菌增长的关键期;同一种群的褐飞虱秋季共生菌数量明显高于夏季。广西田间种群的短翅雌虫体内的共生菌数量显高于浙江省的杭州和龙游种群,经高温处理后,3个生物开共生菌数量均显减少,但其子代共生菌的数量在正常温度下马上恢复,与未经高温处理的褐飞虱共生菌数量基本相同,取食抗性品种的生物型1和田间种群的褐飞虱体内的共生菌数量均明显减少,取食抗性品种的第2代的共生菌又均比第1代少。这说明高温对共生菌的影响是暂的,而抗性品种的对共生菌的作用与褐飞虱种群对品种的适应性有关。     

共生菌在褐飞虱致害性变化中的作用

研究了不同虫源和致害性褐飞虱Nilaparvata lugens种群体内共生菌数量动态及其对褐飞虱在抗虫品种上的取食选择、生长发育、繁殖以及氨基酸转移酶活性的影响。结果表明,褐飞虱田间种群的致害性与其体内共生菌数量有关。广西南宁种群雌成虫体内的共生菌数量显著地高于浙江杭州和龙游两个虫源的雌成虫体内共生菌数量,而已纯化的3个不同致害性生物型体内的共生菌数量无显著差异。取食抗性品种能显著减少生物型Ⅰ雌成虫体内的共生菌数量。缺乏共生菌时,生物型Ⅰ、Ⅱ若虫对水稻品种TN1和ASD7的选择性增大,而对Mudgo的取食选择性下降。尽管缺共生菌的3个生物型在已适应的和不适应的感虫和抗虫品种上的若虫存活率和雌成虫产卵量均下降,若虫历期明显延长,但在已适应品种上的变化程度明显小于在不适应的抗虫品种上的变化程度。共生菌还明显影响成虫体内丙氨酸氨基转移酶和天门冬氨酸氨基转移酶的活性。这些结果证明体内共生菌的数量和质量在褐飞虱对水稻致害性的变化中发挥了重要作用。     

不同地理种群褐飞虱体内共生酵母菌的个体大小及数量差异

褐飞虱腹部脂肪体内普遍存在共生酵母菌,该类共生菌在褐飞虱的生理代谢和营养利用等方面起着重要作用。采用冷冻切片技术结合显微摄像系统观察法测定不同地理种群褐飞虱体内共生酵母菌的个体大小和数量。试验结果表明,不同地理种群褐飞虱雌(雄)成虫体内共生菌的个体大小和数量差异显著,依次为:对照种群>广西种群>浙江种群>福建种群。结合虫体内脂肪和糖元含量的分析得出,褐飞虱体内共生酵母菌的长、宽度和数量与脂肪和糖元含量显著正相关。文章从共生酵母菌的角度解释了不同地理种群褐飞虱致害性变异的内在原因,并推测,迁飞过程所导致的褐飞虱体内脂肪和糖元的消耗影响了该类共生菌的数量和质量,并最终导致褐飞虱对抗性品种水稻的致害性减弱。     

稻飞虱酵母类胞内共生菌的组织学研究进展

褐飞虱Nilaparvata lugens体内酵母类共生菌在褐飞虱生长发育和繁殖中起着重要作用,并影响着褐飞虱对寄主植物的致害性变异。该文系统总结了国内外已有的研究成果,讨论了褐飞虱共生菌的分类地位、形态特征、在寄主发育中的功能、侵染途径等,提出了开展褐飞虱生物型形成过程中体内共生菌变异的研究建议,以便利用共生菌来监测田间不同生物型褐飞虱的发生情况,最终实现控菌防虫和对不同生物型的准确预测。     

水稻褐飞虱内生共生细菌Arsenophonus的鉴定和系统分析

利用16S rDNA通用引物扩增了水稻褐飞虱Nilaparvata lugens（Stål）体内共生细菌的序列,经克隆、测序和NCBI数据库比对,发现褐飞虱体内存在杀雄菌属Arsenophonus类共生细菌,系统发育上与粉虱科和木虱科体内的Arsenophonus属亲源关系较近。在褐飞虱体内该共生细菌具有两种长度不同的16S rDNA序列,分别为1 504 bp和547 bp,其中后者为前者中间缺失了957 bp,其余序列相同。通过重新设计两对引物进行扩增,进一步确认不同褐飞虱地理种群及寄主种群均存在两种片段。Arsenophonus特异的 23S rDNA引物的扩增结果表明,Arsenophonus存在于所有检测的褐飞虱种群中,但不存在于水稻寄主中。荧光定量PCR检测发现3个褐飞虱室内寄主种群Arsenophonus属共生细菌含量不同,其中TN1种群明显高于Mudgo种群和ASD7种群。此为水稻褐飞虱体内存在Arsenophonus属共生细菌的首次报道。     

褐飞虱不同致害性种群体内共生菌18S rDNA部分序列比较

分离纯化了褐飞虱3种不同致害性种群体内类酵母共生菌 (yeast-like symbionts, YLS),并对其18S rDNA基因序列进行了比较。结果表明,褐飞虱3种不同致害性种群体内类酵母共生菌18S rDNA均扩增出600 bp左右的片断。依据获得的18S rDNA特异性序列,结合已知真菌的18S rDNA部分序列,构建了不同宿主的YLS分子系统树。结果显示, 褐飞虱3种不同致害性种群体内的YLS同属子囊菌亚门（Ascomycotina）的核菌纲（Pyrenomycetes）,并与此纲中的Hypomyces chrysospermus亲缘关系相对最近。     

褐飞虱体内Arsenophonus、Wolbachia、Spiroplasma和Cardinium四种次生共生菌感染分析

【目的】Arsenophonus、Wolbachia、Spiroplasma和Cardinium是广泛分布于昆虫体内的次生共生菌,能对寄主昆虫的生殖和发育生理产生影响,明确不同地理种群褐飞虱体内4种共生菌的感染和系统发育关系可为利用共生菌防治害虫提供技术依据。【方法】利用Arsenophonus特异性23S rRNA基因引物,Wolbachia、Spiroplasma和Cardinium各自的16S rRNA基因引物PCR检测广西10个地市、海南海口及上海、江苏南京、湖南长沙共14个地理种群褐飞虱雌、雄虫体内共生菌感染情况,并对扩增到的基因片段进行测序、构建系统发育树。【结果】不同地区2014年和2015年褐飞虱体内Arsenophonus感染率最高的分别为河池种群(30%)和长沙种群(20%)、PWolbachia感染率最高为河池种群(20%)和南京种群(30%),而Spiroplasma和Cardinium在褐飞虱各种群内均未检测到。序列比对和发育分析表明,褐飞虱体内Arsenophonus与同翅目昆虫白蜡虫Ericerus pela Chavannes体内感染的该菌关系最近;而感染Wolbachia菌的系统发育分析表明,除海南种群有一个个体感染Wolbachia菌A群外,其余种群感染的全部为B群;同时在所有感染两类共生菌的个体中并未发现共感染现象。【结论】不同地理种群褐飞虱感染Arsenophonus和Wolbachia两类共生菌的感染率并不一致;总体上褐飞虱雌虫Wolbachia感染率要高于雄虫,褐飞虱体内感染的两类共生菌与其它昆虫体内的共生菌序列高度一致或类似,且在所有检测的地理种群中均未发现有Spiroplasma和Cardinium感染。     

褐飞虱体内共生菌多样性研究进展

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。     

我国褐飞虱若干地理种群致害性的研究

褐飞虱致害性变异是水稻品种抗性利用的一个重要障碍,监测田间种群的致害性对水稻抗虫品种的培育和利用有重要意义。本文采用蜜露量法对采集自云南勐海、贵州遵义和旧州、广西南宁、湖南衡阳以及浙江富阳等6个褐飞虱田间种群对IR26(含Bph1)和IR42(含bph2)的致害性进行了研究,发现勐海种群对IR26、IR42均有较强的致害性,遵义、旧州、南宁和衡阳种群仅对IR26致害性较强,而对IR42相对较弱;富阳种群对IR26、IR42的致害能力均相对较弱。采用SSST法进一步比较了西南稻区云南勐海、贵州遵义和旧州褐飞虱种群对TN1、IR26、Mudgo、ASD7、IR36、IR42、IR56、Rathu Heenati、Ptb33和Babawee等10个水稻品种的致害性,结果表明:勐海种群的致害性最强,主要体现在对Rathu Heenati、IR56、Ptb33等含Bph3基因的致害性显著强于旧州种群和遵义种群;后两者间,除旧州种群对IR36致害性显著较强外,对其他品种的致害性均无显著差异。总体上,处于东南季风带之外、云南西南部的勐海褐飞虱种群致害性明显强于来源于东南季风带之内的5个褐飞虱种群,进一步为我国西南稻区西部与云贵高原东缘及以东地区分属不同的褐飞虱迁飞场提供了重要依据。     

亚洲不同地理种群褐飞虱内共生菌Wolbachia的分子检测

褐飞虱Nilaparvata lugens Stl是水稻的重要害虫,而Wolbachia是其重要的次生共生细菌之一。为了解褐飞虱种群感染Wolbachia的情况,本研究对采自世界褐飞虱主要分布区的22个地理种群感染Wolbachia的情况进行了检测和分析。qPCR结果表明,除杭州2009年种群没有检测出Wolbachia外,其它21个种群中都有不同程度的Wolbachia感染。对Wolbachia的wsp基因序列的比较和进化分析表明,褐飞虱各地理种群Wolbachia都属于B群,并可进一步分为Ori和Con两个亚群。其中18个褐飞虱种群中的Wolbachia属于Ori亚群,广东清远和浙江桐乡褐飞虱种群中的Wolbachia则属于Con亚群,而菲律宾Iloilo褐飞虱种群分别检测到同时有2个亚群Wolbachia感染。本结果可为进一步研究褐飞虱与共生菌的共生关系、褐飞虱致害性变异和迁飞路线分析及利用Wolbachia防治褐飞虱提供依据。     

虫害诱导抗性水稻挥发物增强邻近感性水稻品种对褐飞虱的直接和间接抗性

【目的】褐飞虱Nilaparvata lugens是为害水稻的重要害虫。本研究旨在明确褐飞虱为害诱导的抗性水稻品种(IR64, ASD7和IR56)挥发物对感性品种TN1抗虫性的影响,为褐飞虱的绿色生态防控提供理论和技术指导。【方法】以水稻-褐飞虱-稻虱缨小蜂Anagrus nilaparvatae为研究对象,利用未被为害和经褐飞虱雌成虫为害(褐飞虱为害诱导)的水稻(IR64, ASD7, IR56和TN1)挥发物处理TN1植株,测定TN1植株上褐飞虱单雌产卵量和单雌蜜露分泌量、若虫存活率和卵孵化率;分别利用H型嗅觉仪和Y型嗅觉仪测定褐飞虱雌成虫和稻虱缨小蜂对上述不同处理TN1植株的选择性。【结果】褐飞虱为害诱导的抗性水稻挥发物处理TN1植株后均可降低褐飞虱单雌产卵量,而未被为害的抗性水稻挥发物处理后不影响褐飞虱单雌产卵量。健康TN1植株经褐飞虱为害诱导的IR64挥发物处理后可降低单雌蜜露分泌量,但对卵孵化率和若虫存活率无影响;同时还降低对褐飞虱的引诱作用,而增强对稻虱缨小蜂的引诱作用。且健康TN1植株经褐飞虱为害IR64和TN1诱导的挥发物处理后,其挥发物组分中仅2-庚酮的相对含量发...     

抗感吡虫啉褐飞虱在抗虫水稻品种上的适合度比较

建立抗呲虫啉褐飞虱Nilaparvata lugens(St(a)l)种群和敏感呲虫啉褐飞虱种群在不同抗虫水稻品种(TN1、IR36)上的实验种群生命表,比较了抗感吡虫啉种群在感虫品种TN1上以及在抗虫品种IR36上饲养4代的种群趋势指数(Ⅰ)和适合度的差异.结果表明,在TN1上,抗呲虫啉和敏感吡虫啉褐飞虱种群的种群数...     

水稻与褐飞虱的相互作用研究进展

褐飞虱(Nilapavata lugens,brown planthopper,BPH)是水稻生产中最重要的害虫.水稻与褐飞虱互作机制的研究为培育新的水稻品种做出了贡献.本文综述了栽培稻和野生稻中分离定位的抗褐飞虱基因,以及褐飞虱唾液蛋白、水稻和褐飞虱代谢物和褐飞虱共生菌在水稻-褐飞虱互作关系中的作用.目前从栽培稻和野生稻中鉴定了 40个抗褐飞虱基因,褐飞虱取食的信号转导开启水稻抗性基因的表达和防御机制的改变,包括筛管封闭、次生代谢产物的产生,以及蛋白酶抑制剂的诱导等.褐飞虱的唾液蛋白以及体内存在多种共生微生物对褐飞虱的生长发育和适应抗性都起到一定作用,但目前提出的水稻-褐飞虱分子相互作用的模型仍有许多方面有待研究.     

褐飞虱成虫唾液细菌蛋白的鉴定

【目的】通过鉴定褐飞虱Nilaparvata lugens(St?l)水状唾液中的细菌蛋白,了解其唾液中的细菌种类。【方法】利用双层膜夹蔗糖溶液的方法对褐飞虱成虫唾液进行收集,超滤浓缩后进行电泳,然后利用液相色谱-电喷雾串联质谱(LC-ESI-MS/MS)方法鉴定蛋白,与Uniprot的细菌蛋白数据库进行比对从而鉴定褐飞虱成虫唾液中的细菌蛋白。【结果】在褐飞虱成虫唾液中鉴定到22种细菌的35种蛋白,这些蛋白主要参与能量代谢过程、蛋白的折叠和合成以及氨基酸代谢过程。这些细菌分布在变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)3个门。蛋白种类较多来源于变形菌门。【结论】鉴定到蛋白的这些细菌可能在褐飞虱的生活史中扮演重要角色。     

不同致害性褐飞虱种群的DNA多态性研究

采用RAPD-PCR方法,对分别在水稻品种TN1、Mudgo和ASD7上纯化82代的3个不同致害性褐飞虱种群的基因组DNA多态性进行了分析。从205个RAPD引物中筛选出了具种群特异性的引物10个,结果表明： 尽管未达到统计意义上的显著差异,雌、雄两性试虫种群间的遗传多样性一般高于种群内,种群内的多样性则以未经抗性品种筛选的TN1种群最高。用相似性系数进行类平均距离法聚类,能将同一致害性种群的各个个体与其他致害种群分开,雌、雄虫均无一例外,表明不同致害性种群间存在明显的遗传分化;同时雌、雄两性试虫分别归为2组,提示褐飞虱致害性遗传可能与性染色体连锁。不同致害性种群存在特有条带,有可能用于进一步建立褐飞虱个体致害性检测的分子标记。     

三种稻飞虱成虫体内酵母类共生菌的形态差异

试验采用冷冻切片技术结合显微摄像系统观察法研究了酵母类共生菌在3种稻飞虱成虫体内的存在状态、形态特性以及种类和组成.光学显微镜观察证实,3种稻飞虱成虫的头部和胸部均未观察到共生菌,在其腹部脂肪体中有大量酵母类共生菌,且以出芽进行无性繁殖,并伴有菌胞的出现.3种稻飞虱成虫体内共生菌的形态和组成明显不同.其中,褐飞虱体内的共生菌个体较大,以梭形、杆状和卵形为主,分别占共生菌总数的30.7%、53.5%和15.1%;灰飞虱和白背飞虱体内的共生菌个体较小,以卵形为主,分别占共生菌总数的93.4%和94.7%.此外,褐飞虱成虫体内的各类共生菌都显著大于灰飞虱和白背飞虱成虫体内的同种类型个体,且灰飞虱和白背飞虱体内的同种共生菌个体大小之间也存在一定差异.     

褐飞虱核糖体小亚基蛋白S8基因NlRPS8的克隆及其表达分析

【目的】核糖体蛋白在生物体内具有重要作用,本研究旨在探明核糖体蛋白S8在褐飞虱Nilaparvata lugens生长发育过程中的表达规律和功能。【方法】本文根据褐飞虱基因表达谱提供的差异表达基因信息及转录组提供的基因核心序列,结合褐飞虱基因组比对分析,对褐飞虱核糖体S8基因进行了预测,并通过RT-PCR获得了褐飞虱核糖体小亚基蛋白S8的全长c DNA序列,命名为NlRPS8(Gen Bank登录号:KU341337)。【结果】NlRPS8基因全长627 bp,编码208个氨基酸。进化分析表明,褐飞虱与桑粉介壳虫Maconellicoccus hirsutus亲缘关系最为接近。应用荧光定量PCR分析了基因NlRPS8的表达规律,结果表明,NlRPS8基因在褐飞虱怀卵雌虫中表达量最高,而在雄成虫、初羽化雌成虫与1~5龄若虫表达量相对较低;在褐飞虱体内,NlRPS8基因在卵巢中表达量最高,中肠次之,在其他部位表达量较低。在抗性品种ASD7和RHT上,NlRPS8基因表达量分别为感性品种TN1上的1.99倍和2.14倍。NlRPS8基因在经过饥饿处理1 d的褐飞虱组中表达量为正常组的1.6倍。【结论】研究结果显示NlRPS8基因在褐飞虱生长、繁殖中发挥作用,为进一步研究NlRPS8基因在褐飞虱生长发育和对抗性品种适应中的功能提供了线索。     

褐飞虱Nl15基因的克隆及功能分析

【目的】植食性刺吸式口器昆虫的唾液蛋白参与调控植物抗虫防御反应,影响其对寄主植物的适应性。本研究旨在通过克隆褐飞虱Nilaparvata lugens重要唾液蛋白基因Nl15,调查其时空表达模式,明确其在褐飞虱致害性中的作用。【方法】基于褐飞虱IR56种群转录组数据,用RT-PCR克隆褐飞虱基因Nl15 cDNA序列,并进行生物信息学分析。利用qPCR检测其在褐飞虱TN1和IR56种群不同发育阶段(卵、1-5龄若虫和雌雄成虫)和雌成虫不同组织(头、胸、腹和足)中的表达模式。通过显微注射dsRNA对褐飞虱TN1和IR56种群的4龄若虫进行Nl15的RNAi,利用qPCR检测Nl15 RNAi后褐飞虱若虫中Nl15的相对表达量以及Nl15 RNAi后褐飞虱若虫取食3 d时水稻植株中防御相关基因(OsLecRK4, OsMPK10, OsWRKY24, OsLox, OsNPR1和OsGns5)的相对表达量,并生物测定Nl15 RNAi后褐飞虱的存活率以及成虫蜜露量和体质量增量。【结果】克隆了褐飞虱Nl15 cDNA序列(GenBank登录号：OK181113),其开放阅读框长1 008 bp;预测编码335个氨基酸,理论等电点为7.54,分子量为38.7 kD,含有23个氨基酸的信号肽序列和一个糖基化修饰位点,不存在跨膜结构域和其他已知的功能域;Nl15与灰飞虱Laodelphax striatellus同源蛋白氨基酸序列一致性为45%。发育表达谱结果表明,Nl15在褐飞虱各个发育阶段均表达,在3-4龄若虫中的表达量最高;组织表达谱结果表明,Nl15在褐飞虱雌成虫头部中的表达量最高,且在IR56种群头部中的表达量高于在TN1种群头部中的。RNAi实验结果表明,与注射dsGFP的对照组相比,注射dsNl15的处理组中Nl15的表达量显著降低了89.5%,褐飞虱的存活率以及成虫蜜露量和体质量增量均显著降低,上述6个水稻防御相关基因的表达量显著上调。【结论】褐飞虱IR56种群中的Nl15参与褐飞虱与水稻的防御与反防御分子互作。本研究为进一步阐述褐飞虱克服抗虫基因的机制及揭示昆虫与植物互作的分子网络提供了思路。     

褐飞虱体内酵母类共生菌的形态观察

试验采用冷冻切片技术结合显微摄像系统观察研究了褐飞虱雌成虫体内酵母类共生菌的形态特性和在寄主虫体内的存在状态.光学显微镜观察证实,褐飞虱雌成虫的头部和胸部均未观察到共生菌,在其腹部脂肪体中却发现大量酵母类共生菌的存在,且有大量的菌胞出现.菌胞已经成为褐飞虱特有的细胞器,其发育可划分为发育初期、共生菌增殖适应期、对数增殖期(高峰期)、释放期和衰竭期5个阶段.按照形态划分,褐飞虱体内的酵母类共生菌有4大类型,即长梭形、杆状、卵形和球状.其中,长梭形和杆状个体最多、占绝大多数,卵形和球状个体很少见.此外,还发现具假膈梭形和不规则共生菌的存在.同时观察到该类共生菌通过多边芽殖进行无性繁殖,且以顶端芽殖(包括两端芽殖)为主.     

稻褐飞虱致害性遗传与性别的关联性研究

以单雌蜜露排泄量和体重增量作为致害性指标,研究了稻褐飞虱Nilaparvata lugens (Stål)的致害性遗传与性别的关联性。褐飞虱弱致害种群（TN1种群）与强致害种群（Mudgo种群或ASD7种群）（已分别用水稻品种TN1、Mudgo和ASD7强迫饲养82代）在抗虫品种水稻上的致害力差异明显,适宜作为遗传分析的亲本材料。当用蜜露排泄量作为致害性指标时,两种处理（TN1种群与Mudgo种群,TN1种群与ASD7种群）正、反杂交的F₁代雌成虫平均蜜露排泄量存在极显著差异,由此可以推断正交F₁代群体与反交F₁代群体致害性存在明显差别。用体重增量作为致害性指标进行实验,得到的结论与上述研究完全一致。以上的结果可推测稻褐飞虱致害性可能属于伴性遗传。