昆虫病原线虫是昆虫的专化性寄生天敌,可自主搜寻寄主、杀虫速度快、对环境友好安全,是一类重要的害虫生物防治因子,在害虫可持续治理中具有应用潜力.目前,昆虫病原线虫作为商品化的新型生物杀虫制剂在全球生产销售.然而,昆虫病原线虫的商品化需要高效的人工培养技术.由于昆虫病原线虫的专化性较强,一种成熟的商业化昆虫病原线虫人工培养技术需要根据线虫种类优化.除了优化现有技术,还需研发新的人工培养技术.本文综述了国内外昆虫病原线虫人工培养技术研究和应用的历史和现状,详细介绍了活体培养技术和离体培养技术,讨论了影响昆虫病原线虫产量的主要因素,强调了优化人工培养技术并降低培养成本的必要性.未来,随着人工培养技术的不断优化,在丰富了昆虫病原线虫商品化种类的同时,还可降低农业生产的经济损失,改良土壤环境,具有重要的经济和社会价值.

物种-资源利用网络可以呈现不同物种在资源利用上的竞争、共享以及分化,可为从资源利用角度解释群落的物种多样性提供新的视角.昆虫群落一方面由群落内种间对资源的利用方式决定,也受寄主植物生态特征的影响.通过寄主生态特征解释物种-资源利用网络指标将深入揭示昆虫群落的组织模式和多样性决定机制.本研究采集榕属(Ficus)18种榕树的榕小蜂群落,构建每种榕树上的榕小蜂-榕果资源利用网络,分析网络指标间的关系.我们重点关注了群落物种数(物种多样性)和群落稳健度指标与其他网络指标间的关系,并比较不同寄主特征(传粉模式、生活型、繁育系统)对榕小蜂物种数以及榕小蜂-榕果资源利用网络指标的影响.结果显示,18种榕树上共收集到隶属于5科28属173种榕小蜂.榕小蜂群落物种数与网络的连接度呈负相关,与分化度呈显著的正相关;网络稳健度与物种数无显著相关关系,但与连接度、加权嵌套性、互作Shannon多样性、分布重叠度呈显著正相关关系,而与互作专化度、分化度呈显著负相关.与雌雄异株榕树相比,雌雄同株榕树的榕小蜂资源利用的互作专化度高,种间分布重叠度小,分化度高(资源利用分化高),所以雌雄同株榕树比雌雄异株榕树上榕小蜂物种数多.本研究支持资源利用的特异性和分化促进了榕小蜂物种多样性,支持竞争导致的资源利用分化在促进近缘种多样化过程中发挥重要作用.群落对资源丢失的稳健度与群落的物种数无关,但是与物种的资源共享程度(由连接度、分布重叠度表示)正相关.此外,繁育系统间榕小蜂物种数的差异可能与雌雄异株榕树繁殖功能的分化和专化以及对非传粉榕小蜂产卵的防御能力有关.

根结线虫(Meloidogyne spp.)是一种专性寄生线虫,具有分布广泛、寄主繁多和危害严重的特点.每年给农作物造成巨大的经济损失,是危害农作物最严重的线虫之一.侵染植物时,根结线虫会诱导根尖部位的维管束细胞重新分化形成多核的巨型细胞,将其作为线虫的取食位点和线虫生长发育过程中营养物质的唯一来源.因此,巨型细胞的形成和维持对线虫的生长和繁殖至关重要.本文从根结线虫诱导寄主植物巨型细胞的形成及调控机制,重点介绍了巨型细胞的结构特征、巨型细胞的细胞周期变化、营养物质运输、激素调节,以及寄主植物的识别和防御和表达模式,并探讨了根结线虫效应蛋白在巨型细胞形成过程中的功能.通过对巨型细胞形成和调控机制及线虫-植物相互分子机制等多层次的研究进展进行解析,揭示根结线虫的致病机理,以期为后续研究根结线虫防治创新性策略提供启发和思路.

荔枝蒂蛀虫Conopomorpha sinensis Bradley是专一性危害我国荔枝和龙眼的重要害虫.简单重复序列标记(Simple sequence repeat, SSR)为短串联重复序列或微卫星标记,其在荔枝蒂蛀虫偏嗜选择寄主的遗传进化机制研究和荔枝蒂蛀虫综合治理中具有重要意义.本研究基于高通量测序获得的荔枝蒂蛀虫转录组数据,利用MISA软件从68996条转录组unigenes结果中发掘出10521个SSR位点,出现频率为15.25%.荔枝蒂蛀虫转录组中SSR的主要重复类型为单碱基重复,占SSR总数的66.22%.其次是三碱基重复,占SSR总数的24.94%.在发现的33种重复基元中共筛选获得8种优势重复基元,其中A/T在单碱基重复基元中所占的比例达98.55%.基于筛选的SSR设计的9对引物中,有4对引物得到扩增预期大小的条带.荔枝蒂蛀虫SSR位点的信息分析将为探究荔枝蒂蛀虫种群遗传结构、遗传多样性和进化关系、害虫综合治理等提供重要科学依据.

大豆疫霉引起的大豆疫病是大豆生产上的毁灭性病害.深入了解大豆疫霉与寄主在分子层面的互作机制是解析病原菌致病机理、针对性地制定防治措施的必要前提.目前研究表明,植物通过两个层面的识别机制来启动防卫反应,而能否正确识别"非我"分子则是植物开启免疫系统的关键.而对于病原菌,则采用多种分子策略来极力逃避寄主的识别机制,分泌效应分子协同抑制寄主免疫反应.本文综述了一系列大豆抗病基因介导的小种专化抗性丧失的原因,以及大豆疫霉效应分子逃避和破坏寄主免疫反应的分子策略,并讨论了基于这些分子互作机制应用于筛选新型抗病资源和精确育种的可能性.

C002是蚜虫取食过程中的一种十分重要的水溶性唾液蛋白.本研究从棉蚜的转录组数据中,克隆得到棉蚜C002基因的cDNA序列(GenBank登录号:AHX71991.1).C002基因的开放阅读框全长为641 bp,编码213个氨基酸,推测其蛋白质的分子质量为24.1 kDa,等电点为9.06,具有由24个氨基酸组成的信号肽.运用荧光定量PCR技术,分析棉花型棉蚜和黄瓜型棉蚜的时间表达谱,结果表明,C002基因在两种寄主专化型棉蚜生长发育的早期阶段表达量均较高.将棉花型棉蚜和黄瓜型棉蚜分别转接到西葫芦后,C002基因的表达量在转接前后无显著变化,说明C002基因在棉蚜适应寄主过程中并没有起到关键性作用.

中间寄主植物在植食性昆虫的取食选择和进化方向上起着重要的作用.本研究在田间设置罩笼,结合生态学调查和生物型鉴定技术研究了中间寄主豇豆对棉花型棉蚜和黄瓜型棉蚜专化性的影响.研究结果表明,棉花型棉蚜在豇豆上需经过1周时间的适应才能在豇豆上繁殖并在接虫后的第31天达到峰值(1 019±191头/百株),但不能够继续转移到黄瓜上建立种群;黄瓜型棉蚜在豇豆上在接虫后的第1 1天首次被记录后,其种群密度就迅速增加,到接虫后的第28天达到种群数量最大值(16 810 ±2 966头/百株),但也未能成功转移到棉花上存活并建立种群.在本实验研究条件下,中间寄主豇豆不能够改变棉花型棉蚜对棉花的偏好性,也不能在短期内改变黄瓜型棉蚜对黄瓜的专化性.

[目的]为了明确中国东北地区亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis不同地理种群、不同田间寄主种群间的遗传分化程度和基因流水平,了解不同种群间是否产生寄主专化性和遗传结构的差异.[方法]采用双向测序法测定了采自中国东北3种主要寄主植物(玉米Zea mays、高粱Sorghum bicolor和谷子Setaria italica)上的23个地理种群400头亚洲玉米螟个体的线粒体细胞色素氧化酶亚基Ⅰ (COⅠ)基因的1 034 bp序列;利用DnaSP 5.0和Arlequin3.5.1.2等软件对亚洲玉米螟不同寄主种群以及不同地理种群间的遗传多样性、基因流水平、系统进化发育和分子变异进行分析.[结果]共获得400条长度为1 034 bp的亚洲玉米螟线粒体COⅠ基因序列,包含60个单倍型.亚洲玉米螟总群体的单倍型多样度(Hd)为0.793±0.01,不同地理种群间的单倍型多样度范围在0～0.916±0.041之间.总基因交流水平较高(Nm =2.67),总的群体Fst为0.1579,不同地理种群的Fst范围在-0.046～0.627之间.总种群的Tajima's D为-1.73602,检验结果不显著,说明中国东北地区亚洲玉米螟未曾在近期经历种群扩张,群体大小稳定.AMOVA分子变异分析结果表明,不同地理种群间的遗传分化较大(Fst =0.16236,P＜0.0001),83.76％遗传变异主要来自种群内部,而种群间的遗传变异仅为16.24％,不同寄主种群间的遗传分化(Fct 0.01568,P＞0.05)很小,遗传变异仅占1.57％,说明亚洲玉米螟的遗传分化主要来自种群内部,而非其地理种群间或寄主种群间.各寄主种群的单倍型在系统发育树上和中介网络图上散布在不同种群中,缺乏明显的地理分布和寄主分布格局.[结论]亚洲玉米螟较强的迁飞能力(或随气流进行远距离传播),使各种群间的基因交流未受到地理距离的影响,遗传距离与地理距离之间没有显著相关性.虽其寄主范围较广,但取食不同寄主植物的亚洲玉米螟种群间基因交流频繁,以玉米、高粱和谷子为寄主的种群尚未产生寄主专化性和种群遗传结构的差异.

尖孢镰刀菌古巴专化型4号小种 (Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 4, Foc4) 是香蕉枯萎病的强致病性病原菌.Foc4在侵染香蕉植株早期必须面对寄主的活性氧迸发.[目的]了解Foc4应对外源氧化胁迫的分子机制.[方法]利用Illumina 2500 RNA-Seq测序平台分析了经外源氧化胁迫 (H2O2) 处理的Foc4与对照在转录组水平的基因表达差异.[结果]在外源氧化胁迫条件下, Foc4的生长受到抑制.转录组测序获得了超过2千万条clean reads.进一步的差异基因表达分析以差异倍数FC (fold change) ≥2且FDA值≤0.001为选择标准, 发现496个基因表达上调, 298个基因表达下调.GO功能富集分析显示, 429个基因比对到GO功能分析数据库, 在这些差异表达基因中, 许多与代谢过程、生物调节、细胞过程和刺激应答有关.KEGG通路富集分析显示, 有141个表达差异显著基因比对到KEGG中的50条代谢途径.其中, 主要是各类氨基酸代谢途径、脂肪酸代谢途径.同时也包括与抗氧化胁迫直接相关的代谢途径, 包括DNA的损伤修复、类胡萝卜素的生物合成、过氧化物酶体、谷胱甘肽代谢等.[结论]这些结果暗示, 为了在强氧化胁迫环境下生存, Foc4细胞从包括直接应对氧化胁迫的信号调控途径在内的物质代谢和能量代谢均发生改变以应对环境变化的胁迫.

头细蛾属昆虫与叶下珠科植物互利共生体系中头细蛾复合体的区域性物种组成的具体情况是互利共生多样性研究模型选取的重要参考指标.本研究通过对全世界头细蛾属昆虫与叶下珠科植物协同进化体系中非一对一互利共生关系进行系统的整理,并对小果叶下珠Phyllanthus microcarpus、 黑面神Breynia fruticosa、 圆果算盘子Glochidion sphaerogynum、 革叶算盘子Glochidion daltonii 4种植物相关的互利共生模式在不同分布区头细蛾物种成分以及种群动态进行研究.结果显示:在广西小果叶下珠居群上共生3种头细蛾,这3种头细蛾在同年的第一个世代只出现2种,在云南和海南小果叶下珠上全年只发现2种,而在广州目前饲养的头细蛾成虫更是仅有叔头细蛾1种;革叶算盘子在云南和四川有2种共生头细蛾,而在广西和海南均仅有1种;在海南和厦门黑面神与喙果黑面神共享2种头细蛾,而在广西和广东黑面神上仅发现1种头细蛾;圆果算盘子是目前发现共生头细蛾物种最复杂的寄主植物,在海南记载有4种头细蛾,但在云南圆果算盘子上仅发现优头细蛾1种.4种寄主植物相关的互利共生体系中头细蛾物种组成在不同的分布地均发生了不同程度的区域性共生多样化,甚至在同一地区的不同世代之间也存在着头细蛾物种数量的变化,这对于深入理解具有互利共生关系的物种间协同进化多样性形成机制具有重要的意义.