脂多糖对家蚕幼虫Toll样受体基因BmToll9-2表达的影响

【目的】Toll样受体是昆虫Toll信号传导途径的一个重要组成成员,对激活昆虫机体对入侵病原微生物的先天免疫应答起着至关重要的作用。本研究旨在探究脂多糖对家蚕Bombyx mori幼虫中Toll样受体基因BmToll9-2基因表达的影响。【方法】利用RT-PCR分析BmToll9-2基因在家蚕大造品系4龄和5龄幼虫表皮、脂肪体、马氏管、中肠、神经、丝腺、胸部肌肉共7种组织中的表达特征;将脂多糖和大肠杆菌Escherichia coli注射到5龄幼虫体腔内,诱导其免疫系统响应,采用实时荧光定量PCR分析注射后不同时间BmToll9-2基因在中肠中的表达水平。【结果】RT-PCR结果表明,BmToll9-2基因在家蚕4龄幼虫的脂肪体、马氏管、神经和丝腺中高度表达,在5龄幼虫脂肪体、中肠、马氏管和神经中均有较高表达。实时荧光定量PCR结果显示,注射脂多糖能诱导5龄幼虫中肠中BmToll9-2基因转录,在注射后6 h时的诱导效果最好;注射大肠杆菌也能诱导BmToll9-2基因转录,在注射后3和6 h时的诱导效果最好。【结论】家蚕幼虫BmToll9-2基因在脂多糖和大肠杆菌处理后上调表达,提示BmToll9-2受体可能参与昆虫Toll样受体对脂多糖和细菌的识别过程。     

家蚕丝氨酸蛋白酶抑制剂Bmserpin2对酚氧化酶原激活和抗菌肽基因表达的抑制作用

【目的】丝氨酸蛋白酶抑制剂家族蛋白是昆虫中调控自身免疫反应的重要蛋白酶抑制剂,本研究旨在研究家蚕Bombyx mori丝氨酸蛋白酶抑制剂2(Bmserpin2)在家蚕2个重要的自身免疫通路即酚氧化酶原(prophenol oxidase, PPO)激活通路和革兰氏阳性菌诱导抗菌肽的TOLL通路中的调控作用。【方法】PCR扩增家蚕Bmserpin2基因片段后原核表达并通过镍柱纯化。利用纯化后的重组Bmserpin2蛋白分别与胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶和蛋白酶K反应,检测Bmserpin2对上述蛋白酶活性的影响。通过RT-qPCR检测Bmserpin2在家蚕5龄第3天幼虫头、中肠、脂肪体、血淋巴、丝腺和表皮组织中表达的模式。往家蚕5龄第3天幼虫注射Bmserpin2重组蛋白,检测Bmserpin2对其血淋巴中PPO活性的影响。通过滕黄微球菌Micrococcus luteus诱导家蚕5龄第3天幼虫产生抗菌肽并注射Bmserpin2重组蛋白后,RT-qPCR检测其血淋巴中抗菌肽基因gloverin2和moricin表达量。【结果】成功构建重组质粒并表达纯化目的蛋白Bmserpin2。通过与不同蛋白酶反应得出Bmserpin2可极显著抑制消化酶胰蛋白酶和弹性蛋白酶活性,对胰凝乳蛋白酶和蛋白酶K活性影响不显著,提示Bmserpin2对不同蛋白酶具有生物学活性和催化特异性。基因表达模式显示Bmserpin2在家蚕5龄幼虫血淋巴和脂肪体中表达量最高。家蚕5龄幼虫注射重组Bmserpin2蛋白后发现目的蛋白能有效抑制血淋巴中PPO活性。利用滕黄微球菌诱导家蚕5龄幼虫产生抗菌肽后,滕黄微球菌和Bmserpin2混合注射组中血淋巴中抗菌肽基因gloverin2和moricin的转录表达与只注射滕黄微球菌的比较被显著下调。【结论】Bmserpin2可能参与家蚕酚氧化酶原激活和TOLL途径的胞外级联反应的免疫通路。     

家蚕丝氨酸蛋白酶抑制剂Bmserpin2对酚氧化酶原激活和抗菌肽基因表达的抑制作用

【目的】丝氨酸蛋白酶抑制剂家族蛋白是昆虫中调控自身免疫反应的重要蛋白酶抑制剂,本研究旨在研究家蚕Bombyx mori丝氨酸蛋白酶抑制剂2(Bmserpin2)在家蚕2个重要的自身免疫通路即酚氧化酶原(prophenol oxidase, PPO)激活通路和革兰氏阳性菌诱导抗菌肽的TOLL通路中的调控作用。【方法】PCR扩增家蚕Bmserpin2基因片段后原核表达并通过镍柱纯化。利用纯化后的重组Bmserpin2蛋白分别与胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶和蛋白酶K反应,检测Bmserpin2对上述蛋白酶活性的影响。通过RT-qPCR检测Bmserpin2在家蚕5龄第3天幼虫头、中肠、脂肪体、血淋巴、丝腺和表皮组织中表达的模式。往家蚕5龄第3天幼虫注射Bmserpin2重组蛋白,检测Bmserpin2对其血淋巴中PPO活性的影响。通过滕黄微球菌Micrococcus luteus诱导家蚕5龄第3天幼虫产生抗菌肽并注射Bmserpin2重组蛋白后,RT-qPCR检测其血淋巴中抗菌肽基因gloverin2和moricin表达量。【结果】成功构建重组质粒并表达纯化目的蛋白Bmserpin2。通过与不同蛋白酶反应得出Bmserpin2可极显著抑制消化酶胰蛋白酶和弹性蛋白酶活性,对胰凝乳蛋白酶和蛋白酶K活性影响不显著,提示Bmserpin2对不同蛋白酶具有生物学活性和催化特异性。基因表达模式显示Bmserpin2在家蚕5龄幼虫血淋巴和脂肪体中表达量最高。家蚕5龄幼虫注射重组Bmserpin2蛋白后发现目的蛋白能有效抑制血淋巴中PPO活性。利用滕黄微球菌诱导家蚕5龄幼虫产生抗菌肽后,滕黄微球菌和Bmserpin2混合注射组中血淋巴中抗菌肽基因gloverin2和moricin的转录表达与只注射滕黄微球菌的比较被显著下调。【结论】Bmserpin2可能参与家蚕酚氧化酶原激活和TOLL途径的胞外级联反应的免疫通路。     

细菌感染对家蚕DNA甲基化与组蛋白乙酰化相关基因表达的影响

【目的】探讨DNA甲基化及组蛋白乙酰化是否参与家蚕 Bombyx mori 免疫反应的调控。【方法】对家蚕与其他生物的DNA甲基转移酶 (DNMT)、组蛋白去乙酰化酶（HDAC）与组蛋白乙酰转移酶（HAT）的蛋白序列进行系统进化分析;利用定量PCR检测家蚕5龄第3天幼虫感染病原菌绿脓杆菌 Pseudomonas aeruginosa 和金黄色葡萄球菌 Staphylococcus aureus 后 BmDNMT 1, BmHDACI-1, BmHDACI-2和 BmHAT 1在家蚕脂肪体组织中的表达变化;给家蚕5龄第2天幼虫注射DNMT, HDAC和HAT抑制剂,观察它们对家蚕感染细菌后的存活率的影响。【结果】系统进化分析显示,BmDNMT1在进化上呈现特殊性,独立于其他昆虫DNMT1的进化,而BmHDACs和BmHAT在进化上相对保守。定量PCR检测表明,在两种细菌感染后,BmDNMT1, BmHDACs 和 BmHAT1 在家蚕幼虫脂肪体中的表达水平均有不同程度的上升。然而,DNMT, HDAC和HAT抑制剂对家蚕幼虫感染细菌后的存活率并无明显影响。【结论】本研究发现感染绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌后,家蚕幼虫脂肪体中 BmDNMT1, BmHDACs 和 BmHAT1 的表达水平有不同程度的上调,推测DNA甲基化和组蛋白乙酰化/去乙酰化可能参与家蚕免疫反应的调控。     

光滑鳖甲肽聚糖识别蛋白ApPGRP的表达与功能分析

【目的】旨在研究光滑鳖甲Anatolica polita肽聚糖识别蛋白(peptidoglycan recognition proteins, PGRPs)基因ApPGRP表达模式及其对下游免疫相关基因的表达调控,以及重组蛋白ApPGRP与细菌的结合能力。【方法】构建原核表达载体pET-28a-ApPGRP,转化大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3),诱导表达并纯化重组蛋白His-ApPGRP,分别测定其与金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus和肽聚糖(peptidoglycan, PGN)的结合能力。金黄色葡萄球菌S.aureus刺激后,利用qRT-PCR检测光滑鳖甲6龄幼虫体内ApPGRP、抗菌肽基因ApAttacin2和ApAttacin1、防御素基因ApDefensin、丝氨酸蛋白酶基因ApSP和丝氨酸蛋白酶抑制剂基因ApSerpin等免疫相关基因的表达水平;采用RNAi技术沉默光滑鳖甲6龄幼虫体内ApPGRP基因的表达,并利用qRT-PCR分别检测RNAi处理以及RNAi后再用S.aureus刺激时幼虫体内上述基因的表达水平变化。【结果】通过原核表达获得了重组蛋白His-ApPGRP,其具有结合金黄色葡萄球菌和肽聚糖的能力。注射金黄色葡萄球菌后,检测的光滑鳖甲6龄幼虫免疫相关基因(ApSP除外)的表达都显著上调;RNAi沉默光滑鳖甲6龄幼虫ApPGRP后,其他免疫相关基因表达量均显著降低,其响应金黄色葡萄球菌刺激后的表达量也显著低于对照组。【结论】这些结果表明,ApPGRP在光滑鳖甲免疫防御中起着识别外源微生物,激活信号通路并调控抗菌肽表达的作用。     

LncRNA63及其共表达基因Hr3在家蚕中的表达和功能分析

【目的】本研究旨在通过对一个新的长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)及其共表达基因在家蚕Bombyx mori中的表达和功能进行分析,进一步阐明lncRNA在调控家蚕变态发育中的分子机制。【方法】基于前期家蚕脂肪体转录组测序数据,我们发现在蜕皮激素20E(2 μg/μL)处理5龄幼虫早期的脂肪体中lncRNA63表达显著上调,家蚕激素受体基因Hr3与之共表达。利用qRT-PCR对lncRNA63和Hr3在家蚕不同发育时期(4-5龄幼虫、蛹和成虫)、5龄幼虫不同组织(头、体壁、血淋巴、中肠、马氏管、脂肪体、丝腺、精巢和卵巢)和2 μg/μL 20E处理2, 6, 12和24 h后5龄幼虫脂肪体中的表达谱进行分析;采用核质分离检测和原位杂交技术检测lncRNA63在家蚕BmN细胞中的定位;利用dsRNA干涉家蚕5龄幼虫个体中lncRNA63的表达,并利用qRT-PCR检测RNA干涉lncRNA63对头、丝腺、脂肪体和体壁中Hr3表达的影响。【结果】qRT-PCR结果表明,lncRNA63和Hr3在家蚕羽化前的蛹末期有一个表达高峰;二者在家蚕5龄幼虫头、体壁和丝腺中都有较高表达;lncRNA63和Hr3在2 μg/μL 20E处理2, 6和12 h的家蚕5龄幼虫脂肪体中较对照组(无水乙醇处理组)都显著上调,24 h下降到与对照组相当水平,二者的表达趋势完全一致。LncRNA63主要定位于BmN细胞核,但20E可诱导lncRNA63的核质迁移。利用dsRNA干涉lncRNA63表达后,Hr3的表达显著下调。【结论】20E不仅可调控lncRNA63的表达,还可诱导lncRNA63的核质迁移;lncRNA63可通过调控共表达基因Hr3的表达参与家蚕的变态发育过程。     

胞质型肽聚糖识别蛋白RfPGRP-L2在维持红棕象甲肠道菌群稳态中的作用

【目的】明确入侵害虫红棕象甲Rhynchophorus ferrugineus胞质型肽聚糖识别蛋白RfPGRP-L2在肠道菌群稳态的维持和调控过程中的作用,将为靶向破坏肠道菌群稳态的害虫控制新策略研发提供新的科学依据和作用靶标。【方法】利用生物信息学方法分析RfPGRP-L2的序列特征。利用RT-qPCR分析RfPGRP-L2在健康红棕象甲4龄幼虫不同组织(头、脂肪体、表皮、前肠、中-/后肠、血淋巴)以及大肠杆菌Escherichia coli DH5α和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus经注射（注射1 μL OD₆₀₀=1.6的菌液）和喂食（取食涂抹1 mL OD₆₀₀=1.6的菌液的甘蔗薄片）两种不同方式分别感染后红棕象甲4龄幼虫肠道和脂肪体中的表达量;进行RfPGRP-L2原核表达,利用体外孵育方法检测重组蛋白RfPGRP-L2对大肠杆菌DH5α和金黄色葡萄球菌的凝集和抑菌活性;RNAi干扰RfPGRP-L2后,检测红棕象甲4龄幼虫血淋巴和肠道中大肠杆菌菌落数的变化;利用RT-qPCR分析RNAi干扰RfPGRP-L2后红棕象甲4龄幼虫脂肪体和肠道中抗菌肽基因表达量的变化;利用基于细菌16S rRNA的高通量测序分析RNAi干扰RfPGRP-L2对健康红棕象甲4龄幼虫肠道菌群结构组成的影响。【结果】SMART预测发现红棕象甲RfPGRP-L2基因编码的蛋白中无跨膜结构域也无信号肽,这表明RfPGRP-L2是一种胞质型肽聚糖识别蛋白。RT-qPCR检测发现,RfPGRP-L2主要在健康红棕象甲4龄幼虫血淋巴、肠道和脂肪体等免疫组织中表达;被注射感染大肠杆菌和金黄色葡萄球菌6 h和12 h后,红棕象甲4龄幼虫脂肪体中RfPGRP-L2的表达量分别显著上调;被喂食感染大肠杆菌6 h后,红棕象甲4龄幼虫肠道中RfPGRP-L2的表达量显著增加。重组表达蛋白RfPGRP-L2能引起大肠杆菌和金黄色葡萄球菌发生凝集反应,这说明RfPGRP-L2能够识别这两种细菌。当RfPGRP-L2被干扰后,红棕象甲4龄幼虫对肠道和血淋巴中感染EGFP标记的大肠杆菌的清除能力显著弱于对照组;肠道中抗菌肽基因RfCecropin的表达量显著降低;健康红棕象甲4龄幼虫肠道中细菌的菌落数量显著高于对照组,而且肠道菌群结构组成也发生了明显的变化。【结论】红棕象甲体内胞质型肽聚糖识别蛋白RfPGRP-L2能够通过识别细菌并激活肠上皮细胞中相应的免疫信号通路促进抗菌肽基因的表达,从而介导对肠道菌群稳态的调控。     

桔小实蝇肽聚糖识别蛋白基因BdPGRP-SB1的克隆及功能鉴定

【目的】为探究肽聚糖识别蛋白(PGRP)基因BdPGRP-SB1在桔小实蝇Bactrocera dorsalis免疫中的作用。【方法】本研究利用PCR克隆桔小实蝇BdPGRP-SB1全长cDNA序列;利用生物信息学软件对该基因核苷酸序列及其编码的氨基酸序列特征进行分析。采用RT-qPCR分析BdPGRP-SB1在桔小实蝇不同发育阶段(卵、幼虫、蛹、成虫)及5日龄成虫不同组织(中肠、马氏管、后肠、脂肪体、卵巢和精巢)中的表达模式;对桔小实蝇5日龄雌成虫分别注射大肠杆菌Escherichia coli 0111:B4肽聚糖(PGN-EB)和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus肽聚糖(PGN-SA)后检测BdPGRP-SB1表达水平变化。利用RNAi沉默BdPGRP-SB1的表达,测定大肠杆菌和金黄色葡萄球菌诱导后桔小实蝇雌成虫的死亡率及大肠杆菌诱导后抗菌肽(AMP)基因attacin-A, defensin和diptercin表达变化情况。【结果】克隆获得桔小实蝇BdPGRP-SB1的全长cDNA序列(GenBank登录号: MN892482),开放阅读框长558 bp,编码185个氨基酸,其编码蛋白预测分子量为21.45 kD,等电点为8.57。序列分析表明,BdPGRP-SB1无跨膜结构域,具有PGRP保守结构域,前端具有信号肽,为分泌型蛋白;具有Zn²⁺依赖性酰胺酶活性和DAP型肽聚糖识别位点。系统进化分析发现,BdPGRP-SB1与辣椒实蝇B. latifrons的PGRP-SB1亲缘关系最近,氨基酸序列一致性达96%。发育表达模式表明,BdPGRP-SB1在桔小实蝇3日龄幼虫和成虫期高表达;组织表达谱结果显示BdPGRP-SB1在5日龄成虫各组织中均有表达,在脂肪体内表达量最高。PGN-EB和PGN-SA均能诱导桔小实蝇雌成虫体内BdPGRP-SB1表达水平变化。通过RNAi抑制BdPGRP-SB1表达后,注射大肠杆菌导致桔小实蝇雌成虫死亡率显著升高,以及attacin-A, defensin和diptercin表达量显著上调。【结论】结果说明桔小实蝇BdPGRP-SB1参与识别革兰氏阴性细菌,并可能参与桔小实蝇Imd途径调控其免疫反应。     

家蚕肽聚糖识别蛋白L1参与Imd信号通路

【目的】肽聚糖识别蛋白(peptidoglycan recognition proteins,PGRP)作为一个重要的模式识别受体,在家蚕Bombyx mori的先天免疫中发挥重要的作用。本研究主要探讨家蚕PGRP-L1基因的功能及其所参与的免疫信号通路。【方法】本实验通过RT-PCR扩增获得家蚕PGRP-L1基因。利用微生物诱导实验对5龄起蚕分别注射大肠杆菌Escherichia coli、酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis和PBS,12 h后取体壁和头部提取RNA,然后采用RT-PCR和凝胶电泳技术测定BmPGRP-L1基因的表达水平;利用RNA干涉实验向5龄起蚕注射PGRP-L1 dsRNA或PBS,6 h后再分别注射3种灭活的微生物或PBS,然后检测家蚕体壁及头部的免疫相关转录因子(Rel,Cactus和Relish)以及家蚕多个抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs)基因(攻击素基因Attacin,Moricin和葛佬素基因Gloverin)的表达情况。【结果】微生物诱导实验显示,注射大肠杆菌的实验组比注射PBS的对照组Bm PGRP-L1基因转录水平显著上调,而注射酿酒酵母和枯草芽孢杆菌的实验组Bm PGRP-L1转录水平没有变化。利用RNAi技术成功敲低Bm PGRP-1表达,对Bm PGRP-L1敲低的5龄起蚕注射灭活的微生物,敲低实验组relish因子表达低于正常对照组,相应地抗菌肽基因的表达也有不同程度的下调。【结论】结果提示,BmPGRP-L1基因参与家蚕对革兰氏阴性菌大肠杆菌的免疫响应;Bm PGRP-L1基因在家蚕的体壁和头中参与Imd信号通路。     

家蚕miR-2769靶基因的鉴定及表达分析

【目的】MiRNAs在昆虫变态发育过程中发挥非常重要的作用。对家蚕Bombyx mori miRNAs及靶基因的研究将有助于阐明miRNAs参与调控家蚕变态发育的分子机制。【方法】往家蚕5龄第2天幼虫血淋巴注射蜕皮激素20E后,qRT-PCR检测miR-2769在家蚕脂肪体中的表达;通过生物信息学方法预测家蚕miR-2769的靶基因;利用双荧光酶报告载体系统分析miR-2769与预测靶基因BmE75B的互作;qRT-PCR检测miR-2769及其靶基因BmE75不同剪接体在家蚕不同发育时期(幼虫、蛹和成虫)和幼虫不同组织(头、表皮、丝腺、脂肪体、精巢、卵巢、马氏管、中肠和血淋巴)中的表达量。【结果】研究结果表明,miR-2769可通过与家蚕BmE75B的3′UTR区结合位点的互作,显著抑制荧光素酶报告基因的表达。qRT-PCR结果表明,miR-2769和BmE75A/BmE75B在20E诱导家蚕脂肪体中表达趋势相反。时空表达分析结果表明,miR-2769与BmE75的不同剪接体在家蚕不同发育时期和不同组织中均具有特异性表达特征。在家蚕变态发育的不同阶段,miR-2769和BmE75A的表达量均较低,而BmE75B在蛹期表达量较高,BmE75C在5龄末幼虫和蛹早期有极高表达水平。此外,miR-2769与BmE75不同剪接体均存在一定程度的表达负相关。在家蚕5龄幼虫血淋巴中miR-2769可促进BmE75A的表达,在脂肪体中miR-2769可促进BmE75B的表达,而在其他组织中miR-2769抑制BmE75不同剪接体的表达。【结论】家蚕miR-2769可通过与BmE75B的3′UTR区的互作对BmE75不同剪接体的表达进行负调控。     

Differential effects of sugar-mimic alkaloids in mulberry latex on sugar metabolism and disaccharidases of Eri and domesticated silkworms: enzymatic adaptation of Bombyx mori to mulberry defense

Mulberry leaves (Morus spp.) exude latex rich in sugar-mimic alkaloids, 1,4-dideoxy-1,4-imino-d-arabinitol (d-AB1) and 1-deoxynojirimycin (DNJ), as a defense against herbivorous insects. Sugar-mimic alkaloids are inhibitors of sugar-metabolizing enzymes, and are toxic to the Eri silkworm, Samia ricini, a generalist herbivore, but not at all to the domesticated silkworm, Bombyx mori, a mulberry specialist. To address the phenomena, we fed both larvae diets containing different sugar sources (sucrose, glucose or none) with or without sugar-mimic alkaloids from mulberry latex. In S. ricini, addition of sugar-mimic alkaloids to the sucrose (the major sugar in mulberry leaves) diet reduced both growth and the absorption ratio of sugar, but it reduced neither in B. mori. The midgut soluble sucrase activity of S. ricini was low and inhibited by very low concentrations of sugar-mimic alkaloids (IC₅₀=0.9–8.2 μM), but that of B. mori was high and not inhibited even by very high concentrations (IC₅₀>1000 μM) of sugar-mimic alkaloids. In S. ricini, the addition of sugar-mimic alkaloids to the glucose diet still had considerable negative effects on growth, although it did not reduce the absorption ratio of glucose. The hemolymph of S. ricini fed sugar-mimic alkaloids contained sugar-mimic alkaloids. The trehalose concentration in the hemolymph increased significantly in S. ricini fed sugar-mimic alkaloids, but not in B. mori. The trehalase activities of S. ricini were lower and inhibited by lower concentrations of sugar-mimic alkaloids than those of B. mori. These results suggest that sugar-mimic alkaloids in mulberry latex exert toxicity to S. ricini larvae first by inhibiting midgut sucrase and digestion of sucrose, and secondly, after being absorbed into hemolymph, by inhibiting trehalase and utilization of trehalose, the major blood sugar. Further, our results reveal that B. mori larvae evolved enzymatic adaptation to mulberry defense by developing sucrase and trehalase that are insensitive to sugar-mimic alkaloids.     

噻虫嗪处理的芫菁夜蛾斯氏线虫SF-SN对韭菜迟眼蕈蚊幼虫的杀虫效果和搜寻效应

【目的】昆虫病原线虫受到化学农药作用后,其对害虫的杀虫效果和搜寻效应可能会发生变化。本研究旨在探讨噻虫嗪处理的昆虫病原线虫对韭菜迟眼蕈蚊Bradysia odoriphaga幼虫(韭蛆)的杀虫效果及搜寻效应的影响。【方法】采用培养皿滤纸法,通过功能反应试验测定了噻虫嗪(15 mg/L)处理的芫菁夜蛾斯氏线虫Steinernema feltiae SF-SN (Sf)对韭蛆3龄幼虫的致死率和搜寻效应,比较噻虫嗪处理的Sf和未处理的Sf致死功能反应和搜寻效应的差异。【结果】噻虫嗪处理的Sf引起的韭蛆3龄幼虫的校正死亡率高于未处理的Sf引起的校正死亡率,处理6 h时,较未处理的Sf引起的校正死亡率提高了2.13倍。当Sf浓度固定在6 400 IJs/皿时,噻虫嗪处理的和未处理的Sf对该试虫功能反应均拟合Holling Ⅱ和Ⅲ型方程,与未处理的Sf相比,噻虫嗪处理的Sf对该试虫的攻击率(a′=0.5592)提高了42.46%,线虫寻找、寄生及致死该试虫所花费的总时间即处理时间(T_h=0.0081 d)则降低了44.90%,消耗率(a′/T_h)提高了2.59倍,日最大致死量(Na_max)则分别提高了1.81倍(Holling Ⅱ)和1.41倍(Holling Ш)。而噻虫嗪处理的和未处理的Sf对该试虫的搜寻效应均随韭蛆密度的增加而呈线性下降。当韭蛆密度固定在40头/皿时,噻虫嗪处理的和未处理的Sf对该试虫的致死效果均随着韭蛆密度的增加而增大,搜寻效应则均先上升后下降,且噻虫嗪处理的Sf的寻找参数和相互干扰参数均高于未处理Sf的。【结论】噻虫嗪处理的Sf对韭蛆3龄幼虫的校正死亡率、瞬时攻击率、消耗率、日最大致死量和搜寻效应均高于未处理Sf的,而处理时间则显著降低。     

烟草甲谷胱甘肽S-转移酶基因LsGSTe1的表达及其与甲酸乙酯耐受性的关系

【目的】探究烟草甲Lasioderma serricorne谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase, GST)基因LsGSTe1的分子特性和生物学功能。【方法】在烟草甲转录组数据的基础上,利用RT-PCR技术扩增LsGSTe1基因,并进行生物信息学分析;采用qPCR技术检测LsGSTe1在烟草甲不同发育阶段(低龄幼虫、高龄幼虫、蛹、低龄成虫、高龄成虫)及高龄幼虫不同组织(表皮、中肠、脂肪体、马氏管)中的表达水平,以及在甲酸乙酯熏蒸胁迫后的5龄幼虫中的表达变化。进一步采用RNAi技术沉默烟草甲5龄幼虫LsGSTe1基因,通过生物测定分析烟草甲对熏蒸剂甲酸乙酯的敏感性变化。【结果】获得LsGSTe1基因的全长cDNA序列(GenBank登录号:MN480468),开放阅读框长684 bp,编码227个氨基酸,N端和C端均存在催化保守位点。系统发育分析表明该基因属于GSTs的Epsilon家族。qPCR结果表明,LsGSTe1在烟草甲不同发育阶段均有表达,且在高龄幼虫期的表达量较高;表达部位主要在幼虫脂肪体,其次为中肠和表皮,而在马氏管中的表达量最低。LC_(30)(10μL/L)和LC_(50)(20μL/L)浓度的甲酸乙酯对烟草甲5龄幼虫熏蒸胁迫后,LsGSTe1的表达水平显著升高,分别是对照组的2.96和5.80倍。RNAi结果发现,RNAi 48 h和72 h后,LsGSTe1的表达量分别下降了79.9%和83.0%,沉默效率显著;RNAi 72 h后,dsLsGSTe1注射组与对照(dsGFP组)相比,LC_(50)浓度的甲酸乙酯处理5龄幼虫的死亡率明显提高了32.4%。【结论】推测LsGSTe1基因可能参与了烟草甲对甲酸乙酯的代谢与解毒过程。     

Mdogg1基因参与家蝇体内氧化还原平衡的维持

【目的】本研究旨在克隆鉴定家蝇Musca domestica中8-羟基鸟嘌呤糖苷酶1(8-hydroxyguanineglycosylase 1, OGG1)编码基因Mdogg1,明确其是否参与家蝇氧化应激调控。【方法】根据家蝇转录组数据,利用RT-PCR克隆Mdogg1基因cDNA序列,并进行生物信息学分析;利用qRT-PCR检测Mdogg1在家蝇不同发育阶段(卵、1-3龄幼虫、蛹和成虫)的表达变化、3龄幼虫不同组织(血细胞、肌肉、肠道和脂肪体)中的表达分布以及不同胁迫处理［2.5~100 mmol/L CdCl₂胁迫24 h, 0.1 g/L盐酸阿霉素(DOX)浸泡30min并恢复培养6, 12和24 h, 以及280-315 nm紫外线(UV)(强度5 J/cm²)处理5~30 min］ 后2龄幼虫中的转录水平变化;通过RNAi技术敲低家蝇2龄幼虫Mdogg1表达,并检测其丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量、活性氧(reactive oxygen species, ROS)水平、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性和8-羟基鸟嘌呤(8-oxoguanine, 8-oxoG)含量的变化。【结果】Mdogg1(GenBank登录号:AYK27449.1) cDNA序列全长1 062 bp,编码353个氨基酸,该蛋白的理论分子量和等电点分别为41.08 kD和9.02。MdOGG1氨基酸序列中含有螺旋-发夹-螺旋(HhH)结构域,并包含核酸内切酶Ⅲ保守结构域ENDO3c。qRT-PCR结果显示,Mdogg1主要在家蝇卵和3龄幼虫脂肪体中呈高水平表达。2龄幼虫暴露于2.5~100 mmol/L CdCl₂下,Mdogg1表达量呈现先上升再下降趋势,并伴有8-oxoG含量的持续升高。2龄幼虫浸泡于0.1 g/L DOX 30 min并恢复培养12和24 h以及UV照射30 min后,Mdogg1表达量较未处理对照均显著上调。利用RNAi技术敲低家蝇2龄幼虫体内Mdogg1的表达后,家蝇幼虫体内的ROS水平、MDA含量和8-oxoG含量较注射dsGFP的对照组显著增高,而SOD活性下降。【结论】Mdogg1参与家蝇氧化还原平衡的维持,具有保护机体抵抗氧化损伤的生物学效应。     

A remote-query sensor for predictive indication of milk spoilage

Described is application of the remote-query (wireless, passive) magnetoelastic sensor platform for direct detection and monitoring of bacterium contamination of milk within hermetically sealed containers. Specific application is made to the quantification of Staphylococcus aureus ssp. anaerobius (S. aureus) concentrations in milk. S. aureus growth changes milk viscosity, in turn changing the resonance frequency of the liquid immersed sensor allowing S. aureus concentrations of 10³ to 10⁷ cells ml⁻¹ to be directly quantified.     

桃蛀螟CYP6AE76基因参与对Cry1Ab蛋白的解毒作用

【目的】明确桃蛀螟Conogethes punctiferalis幼虫取食Cry1Ab蛋白后体内CYP6AE76的过表达及对Cry1Ab蛋白有解毒作用。【方法】分析桃蛀螟CYP6AE76序列特征;利用RT-qPCR检测CYP6AE76在不同发育阶段(1-5龄幼虫)和4龄幼虫不同组织(头、中肠、血淋巴和脂肪体)以及4龄幼虫取食含有Cry1Ab蛋白(LC₅₀=1.08 ng/cm2)的人工饲料3 d存活的幼虫中肠和血淋巴中的表达量;利用RNAi饲喂法沉默桃蛀螟4 龄幼虫CYP6AE76后检测中肠中CYP6AE76的表达量,并统计120 h后幼虫体重并计算幼虫存活率;利用RNAi饲喂法沉默桃蛀螟初孵幼虫CYP6AE76后饲喂含1.08 ng/cm² Cry1Ab蛋白的饲料,7 d后统计幼虫体重并计算幼虫存活率。【结果】桃蛀螟CYP6AE76基因开放阅读框长1 572 bp,编码524个氨基酸,分子量约为60.34 kD,属于CYP6家族基因。发育表达谱结果表明, CYP6AE76基因在桃蛀螟整个幼虫阶段均有表达且在1龄幼虫期表达量最高,随着幼虫龄期增大而表达量降低;组织表达谱结果表明,CYP6AE76在4龄幼虫中肠中表达量最高。4龄幼虫取食含有Cry1Ab蛋白(1.08 ng/cm²)的人工饲料后,CYP6AE76在中肠和血淋巴中的表达量相比对照显著上调。通过RNAi沉默CYP6AE76后,桃蛀螟初孵幼虫再取食含有Cry1Ab蛋白的人工饲料后体重显著降低。【结论】CYP6AE76可能参与对桃蛀螟幼虫摄入的Cry1Ab蛋白的解毒。     

三种杀虫剂亚致死剂量对草地贪夜蛾细胞色素P450基因表达的影响

【目的】为明确杀虫剂亚致死剂量对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda细胞色素P450基因表达的影响。【方法】本研究采用叶片浸渍法测定了3种杀虫剂[氯虫苯甲酰胺、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和苏云金杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)]对草地贪夜蛾2龄幼虫的毒力,以及通过实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR, RT-qPCR)技术测定了这3种杀虫剂亚致死剂量(LC_(10))处理后48 h时草地贪夜蛾2龄幼虫16个P450基因的表达量。【结果】氯虫苯甲酰胺、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和Bt对草地贪夜蛾2龄幼虫的LC_(10)值分别为0.931, 0.283和1 089.688 mg/L。2龄幼虫受LC_(10)氯虫苯甲酰胺胁迫后,13个P450基因(CYP4G75,CYP6AB12,CYP6B50,CYP321A7,CY321A8,CYP321A9,CYP321A10,CYP321B1,CYP337B5,CYP9A59,CYP9A58,CYP6AE44及CYP6AE43)表达上调,其中CYP6AE44表达量为对照的34.60倍;2龄幼虫受LC_(10)甲维盐胁迫后,11个P450基因(CYP4G75,CYP6AB12,CYP321A7,CY321A8,CYP321A9,CYP321A10,CYP321B1,CYP337B5,CYP9A58,CYP6AE44及CYP6AE43)表达上调,其中CYP321B1表达量为对照的28.70倍;2龄幼虫受LC_(10)Bt胁迫后,11个P450基因(CYP4G75,CYP6AB12,CYP6AN4,CYP321A7,CY321A8,CYP321A9,CYP321A10,CYP321B1,CYP337B5,CYP6AE44及CYP6AE43)表达上调,其中CYP6AE44表达量为对照的40.80倍。【结论】草地贪夜蛾2龄幼虫的多个P450基因受这3种杀虫剂亚致死剂量处理后表达上调,其中CYP4G75,CYP6AB12,CYP321A7,CY321A8,CYP321A9,CYP321A10,CYP321B1,CYP321B5,CYP6AE44及CYP6AE43均能被这3种杀虫剂诱导表达。     

基于转录组测序分析甜菜夜蛾卵巢细胞离体培养成系进程

【目的】本研究旨在分析甜菜夜蛾Spodoptera exigua蛹卵巢细胞建立细胞系的整个过程,探究细胞由体内到体外培养过程中其基因表达在转录水平的变化,为昆虫体外培养模型的建立提供理论基础。【方法】利用Illumina Hiseq测序平台对甜菜夜蛾蛹卵巢细胞离体培养过程中各阶段的细胞分别进行转录组测序,对获得注释的差异表达基因及其相关信号通路进行分析;通过荧光定量PCR对部分细胞周期相关基因(cycd和cdk4)、调控基因(cdc20,apc1,skp2和mad1)、增殖相关分子标志物(mcm4和pcna)在甜菜夜蛾卵巢细胞离体培养过程中的转录进行验证。【结果】甜菜夜蛾蛹卵巢细胞离体培养过程包括5个阶段:解剖获得离体的卵巢组织,卵巢组织贴壁培养后游离出原代细胞,细胞转化重新具备增殖能力,成功首次传代,以及能够连续传代15代以上建立细胞系。上述5个阶段的细胞经转录组测序、数据组装后共获得46 796条unigenes序列,组装得到序列长度完整性好;转录本unigenes序列拼接长度分布合理,样本碱基Q30均在94%以上。通过KEGG数据库获得注释的unigenes有1 473条,参与细胞过程紧密相关的20条信号通路,其中有92条unigenes在细胞周期信号通路中获得注释。聚类分析表明,在体内处于快速发育状态的卵巢细胞与同样处于增殖状态的细胞系基因表达模式非常接近。原代细胞由短暂停滞生长至成簇细胞的转化关键期,筛选到差异表达基因619个,cdk4在离体培养期表达量显著降低,cycd在细胞转化关键期之后表达量显著升高,cdc20,apc1,skp2和mad1在卵巢组织和细胞系的表达量显著高于原代细胞、转化关键期细胞和首次传代细胞的。从原代细胞至传代后,cycd的表达显著升高8.7倍,显著高于mcm4和pcna的变化水平。【结论】甜菜夜蛾卵巢细胞离体培养过程中5个阶段的细胞转录组测序获得的序列质量符合数据分析的基本要求。筛选获得了甜菜夜蛾蛹卵巢细胞经离体培养过程中的差异表达基因。原代细胞逆转增殖可能与cdk4,cycd,skp2和mad1等细胞周期调控基因表达有关。另外,cycd可作为原代细胞具备传代能力的标志物。