伞裙追寄蝇滞育关联基因的转录组学分析

【目的】本研究旨在探讨调控伞裙追寄蝇Exorista civilis滞育的重要关联基因以及代谢途径,为明确该虫在转录组水平下的滞育分子机制提供理论基础。【方法】采用新一代高通量测序平台Illumina HiSeq^TM2000对伞裙追寄蝇非滞育以及滞育的蛹进行转录组测序分析以及生物信息学分析;应用KAAS在线pathway比对分析工具对筛选出的满足padj<0.05且fold change≥32或padj<0.05且fold change≤1/32条件的差异表达基因进行KEGG通路富集分析。【结果】根据测序结果,共获取58 050个基因。差异倍数在32倍以上的滞育关联基因(diapause-associated genes, DAGs)有454个,其中406个表达上调,共涉及134条通路,包括氧化磷酸化、柠檬酸循环及其他重要通路;48个表达下调,涉及32条通路。KEGG通路富集分析结果表明,滞育关联基因主要集中在信号转导、内分泌系统、碳水化合物代谢等途径中。【结论】本研究获得的伞裙追寄蝇转录组数据揭示了其滞育调控的重要代谢途径与关联基因。     

伞裙追寄蝇滞育关联基因的转录组学分析

【目的】本研究旨在探讨调控伞裙追寄蝇Exorista civilis滞育的重要关联基因以及代谢途径,为明确该虫在转录组水平下的滞育分子机制提供理论基础。【方法】采用新一代高通量测序平台Illumina HiSeq^TM2000对伞裙追寄蝇非滞育以及滞育的蛹进行转录组测序分析以及生物信息学分析;应用KAAS在线pathway比对分析工具对筛选出的满足padj＜0.05且fold change≥32或padj＜0.05且fold change≤1/32条件的差异表达基因进行KEGG通路富集分析。【结果】根据测序结果,共获取58 050个基因。差异倍数在32倍以上的滞育关联基因(diapause-associated genes, DAGs)有454个,其中406个表达上调,共涉及134条通路,包括氧化磷酸化、柠檬酸循环及其他重要通路;48个表达下调,涉及32条通路。KEGG通路富集分析结果表明,滞育关联基因主要集中在信号转导、内分泌系统、碳水化合物代谢等途径中。【结论】本研究获得的伞裙追寄蝇转录组数据揭示了其滞育调控的重要代谢途径与关联基因。     

伞裙追寄蝇和双斑截尾寄蝇对草地螟的寄生特性

为认识寄生蝇对草地螟Loxostege sticticalis L.的寄生特性,调查了河北康保田间两种寄生蝇——伞裙追寄蝇Exorista civilis Rondani和双斑截尾寄蝇Nemorilla maculosa Meigen对草地螟各龄幼虫的寄生率、寄生部位及着卵量,并通过室内饲养对寄生蝇的存活率与寄主龄期、着卵部位及着卵量的关系进行了研究。结果表明： 两种寄生蝇在田间主要寄生草地螟5龄幼虫;寄生蝇可在每头寄主幼虫上着1～8粒卵不等,其中以1粒的居多（45.3%）,2粒的次之（33.6%）,但1头寄主幼虫中仅能羽化出1头寄生蝇;寄生蝇以寄生寄主幼虫头部和胸部较多,腹部较少,并且以寄生侧面居多,背面次之,腹面最少。寄生蝇的存活与寄主幼虫着卵量之间呈相关关系,在着卵量为1粒的寄主幼虫中,寄生蝇的存活率仅为66.7%,在着卵量为2粒及以上的寄主幼虫中,单头幼虫羽化出寄生蝇的比例为100%。     

伞裙追寄蝇对不同寄主的选择性

通过实验室观察及Y型管选择性试验,对草地螟上的优势种寄蝇-伞裙追寄蝇Exorista civilis Rond.的寄主选择性进行了研究。从这6种供试寄主中筛选出优良繁蝇的替代寄主,为该蝇的大规模繁殖及应用奠定理论基础。试验结果表明:伞裙追寄蝇对6种鳞翅目幼虫和幼虫粪便的趋性顺序相同,依次为草地螟>粘虫>斜纹夜蛾>甜菜夜蛾>玉米螟>苜蓿夜蛾;不同寄主的羽化率结果表明,粘虫的羽化率最高,为70.2%。伞裙追寄蝇对寄主的选择性行为可能与寄主昆虫的活跃程度和其释放的化学信息物质有关。     

伞裙追寄蝇不同地理种群遗传多样性的ISSＲ分析

为从分子水平探索不同地区伞裙追寄蝇种群间的内在联系,本文利用ISSR分子标记技术对8个不同地区伞裙追寄蝇自然种群进行遗传多样性、种群间分化程度以及聚类分析等研究。结果表明:筛选出11对多态性稳定的ISSR引物,对8个地区伞裙追寄蝇群体的80个个体进行PCR扩增,共获得166个重复性好且清晰可辨的ISSR条带,平均每条引物扩增出15.0909个片段,且均为多态性条带,多态信息含量(PIC)为0.8441-0.8653;香农信息指数(I)为0.1240-0.3455;Nei's遗传多样性指数(H)为0.0841-0.2285;基因分化率(Gst)为28.78%,基因流(Nm)的均值为1.5702,即遗传变异主要存在于个体之间,不同种群间基因交流处于中等水平;8个地区伞裙追寄蝇种群被划分为4个类群,种群间的遗传分化与地理距离呈正相关关系。     

七星瓢虫滞育关联基因的转录组学分析

对七星瓢虫正常发育、滞育以及滞育解除的雌成虫进行RNA测序,并对筛选出来的滞育相关基因进行KEGG通路富集分析,从分子水平解析七星瓢虫滞育发机理。本研究以正常发育产卵、滞育30 d以及滞育贮存30 d后解除产卵的七星瓢虫雌成虫为研究对象,分别抽提RNA,合成c DNA,构建c DNA文库,文库检测合格后在Illummina Hiseq 2500测序仪上进行双向测序。根据测序结果,共获取unigene 82820个。采用两两比较法对正常发育组和滞育组、滞育组和滞育解除组进行差异表达分析,分别获得差异表达基因3501个和1427个。深入分析两组比对结果,将在滞育组上调且滞育解除组下调的unigene定义为滞育关联基因,共有443个基因为滞育关联基因。应用KEGG KAAS在线pathway比对分析工具对滞育关联基因进行通路富集分析,结果发现这些基因主要集中在碳水化合物代谢、脂质代谢以及信号转导等途径中。     

西伯利亚蝗卵发育过程的比较转录组分析及滞育关联基因筛选

【目的】通过筛选西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus卵滞育基因及代谢通路,初步明确西伯利亚蝗卵滞育分子机理。【方法】利用Illumina NovaSeq 6000测序平台对西伯利亚蝗早期发育(ES)、滞育(DS)和滞育后发育阶段(PS)的卵进行转录组测序;采用GO和KEGG富集分析并结合文献,预测滞育相关通路并聚类热图分析,筛选蝗卵滞育关联基因,并选取其中6个重要基因进行qRT-PCR验证。【结果】DSvs ES和PS vs DS两比较组分别富集到12 419和4 789个差异表达基因,且多上调表达;两比较组共表达差异基因为2 206个,主要与糖代谢、环境胁迫和生长发育相关。DS vs ES组富集最显著的GO条目为蛋白结合,PS vs DS组GO条目主要包含酶活性、细胞骨架构建及蛋白结合等过程。滞育关联基因主要集中在Wnt信号通路、胰岛素信号通路、细胞周期通路以及昆虫激素生物合成等通路。6个重要的滞育关联基因的表达量变化趋势与转录组数据结果基本一致。【结论】本研究初步明确了西伯利亚蝗卵滞育调控的重要代谢途径,并筛选出20个滞育关联基因,为后续深入研究该物种的适应机理奠定了基础。     

亚洲玉米螟滞育关联蛋白的分离和纯化

用6%聚丙烯酰胺凝胶电泳, 在亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis河南种群滞育幼虫血淋巴中发现了2种滞育关联蛋白, 它们的等电点分别为5.3和4.7; 而在亚洲玉米螟上海种群滞育幼虫血淋巴中发现了1种滞育关联蛋白,等电点为4.7。亚洲玉米螟河南种群滞育关联蛋白仅在滞育幼虫血淋巴中存在。亚洲玉米螟上海种群滞育关联蛋白在滞育和非滞育幼虫血淋巴中均存在,只是它们在滞育幼虫血淋巴中的含量明显高于非滞育幼虫血淋巴中的含量。用30%～50%丙酮沉淀、SephaDex G-100凝胶过滤和MONOQ RH 5/5阴离子交换快速液相法,纯化到了高纯度(≥98%)亚洲玉米螟上海种群滞育幼虫血淋巴中的滞育关联蛋白。     

不同抗逆性菠萝品种的差异基因和差异代谢物分析

该研究对2个不同抗逆性的菠萝品种PZ2(抗逆性较差)和PZ3(抗逆性强)进行转录组和代谢组比较分析,以探索品种间抗逆性差异的分子生理机制,为菠萝抗性育种提供理论依据。(1)转录组结果显示,以PZ2为对照,在2个品种间共筛选到1 667个差异表达基因,上调和下调的差异表达基因分别为770个和897个;其中筛选到20个与抗逆性相关的差异表达基因,包括WRKY和MYB转录因子基因以及ASR3、SOD1、POD48、HSP20、GSTF1、GSTU17等基因。(2)代谢组分析表明,以PZ2为对照,在2个品种间共筛选到208个差异代谢物,含量上调和下调的差异代谢物分别为98个和110个,其中22种差异代谢物与抗逆性相关,包括氨基酸及其衍生物、脂类、黄酮类、糖类和糖苷等。(3)qRT PCR分析验证表明,所选的8个差异表达基因在菠萝品种PZ2与PZ3中的差异表达趋势与转录组测序中差异基因表达水平变化趋势基本一致。(4)关联分析表明,差异表达基因和差异代谢物共同富集的通路有类黄酮生物合成,苯丙素生物合成,莨宕烷、哌啶和吡啶丙酸盐生物合成,半胱氨酸与蛋氨酸代谢等4条。研究发现,抗逆性强的菠萝品种的非生物逆境反应相关基因、抗氧化酶基因、逆境响应结构基因和调控基因的表达水平高于抗逆性较差的品种,且黄酮类、氨基酸衍生物类及木脂素、脂质等代谢物的含量也高于抗逆性较差的品种。     

寄生取食Cry1Ab杀虫蛋白的粘虫幼虫对伞裙追寄蝇寄生率及生长发育的影响

【Aim】 To demonstrate the effect of transgenic Bt-crop on the bionomics of the tachinid fly Exorista civilis Rondani, the parasitism rate and life history parameters of E. civilis developed from larvae of the oriental armyworm, Mythimna separata (Walker), fed on artificial diets with Cry1Ab toxin were investigated in laboratory. 【Methods】 M. separata larvae were fed on diets containing 0, 3.125, 6.25, 12.5 and 25 μg/g of Cry1Ab toxin, respectively, and used as the host for E. civilis. The parameters related to the parasitism and the growth and development of E. civilis on the host were observed and recorded. 【Results】 The results showed that the parasitism rate and fecundity of the fly on M. separata larvae feeding on diets containing various doses of Cry1Ab protein were insignificantly different (P≥0.05), suggesting that host selective behavior of the E. civilis is not affected by the dose of Bt-toxin in the caterpillar. The developmental period (egg-larva, pupa, adult oviposition and generation), emergence rate, sex ratio, and fecundity of E. civilis developed from M. separata larvae treated by various concentrations of Cry1Ab toxin were insignificantly different (P≥0.05). However, the survival rate of the maggots in the host feeding on diet containing 3.125 μg/g of Cry1Ab toxin was significantly greater than that of the control and the rest treatments (P<0.05), while insignificantly different among the remained 4 treatments (P≥0.05). The pupal weight significantly declined as the concentration of Cry1Ab toxin fed by their hosts increased (P<0.05). The pupal weight in the control group was 49.8 mg, while that in treatment groups of 6.25 and 25 μg/g Cry1Ab toxin was only 41.0 and 36.7 mg, respectively. 【Conclusion】 These results indicate that parasitizing host M. separata larvae fed with Cry1Ab toxin has no dramatically negative effect on parasitoid E. civilis. This study provides a basis for the evaluation of the risk of transgenic Bt-crops on the tachinid parasitoids in fields.     

Induction of diapause egg production in Eurytemora affinis by their own metabolites

Chemically mediated crowding effect on induction of diapause egg production in the calanoid copepod Eurytemora affinis was investigated. Two types of eggs, i.e. subitaneous and diapause eggs, produced by females that were reared in crowded culture conditions or the water from crowded culture under excess food supply were examined. 2.3% of the females that were reared at a population density of 5 or 6 animals per 10 ml of filtered lake water (FLW) produced diapause eggs. Females that were reared individually in 2-ml containers with FLW did not produce diapause eggs while 72.7% of females that were individually reared in 2-ml containers, but with water from a crowded culture (500 ind. l^–1, culture medium was changed once a week), produced diapause eggs. These results demonstrate that accumulation of their own metabolic products in the medium induces diapause egg production by E. affinis.