蚜虫是重要的农业害虫,每年造成数以亿计的经济损失.[反]-β-法尼烯[(E)-β-farnesene,EβF]是绝大多数蚜虫报警信息素的主要成分,可使蚜虫产生骚动、从植株上脱落,并吸引蚜虫天敌,有效控制蚜虫危害.EβF合成酶是催化合成EβF的关键酶,目前该基因已从薄荷、香橙、花旗松、黄花蒿、洋甘菊等植物中得到分离鉴定.植物中表达Eβ合成酶基因以催化法呢基焦磷酸(Famesyl diphosphate,FPP)合成EβF是控制蚜虫危害的重要策略.文中概括了当前植物抗蚜转基因研究现状,综述了植物EβF合成酶基因及其在植物抗蚜分子育种中的应用.针对当前转基因植物的EβF生成量较低等问题,展望了EβF合成酶基因在植物抗蚜分子育种中的应用前景和研究策略.

[目的]气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)有助于提高昆虫嗅觉系统的敏感性,并且在蚜虫报警信息素反-β-法尼烯[(E)-β-famesene EBF]的通信过程中起重要作用.萝卜蚜Lipaphis erysimi是十字花科作物的主要害虫,为了减少蔬菜田间的农药使用,EBF对蚜虫防治具有很大的潜力.然而,目前萝卜蚜对EBF反应的研究甚少.[方法]本研究利用PCR和RACE技术克隆并鉴定了2种公认的在萝卜蚜中对EBF具有高度亲和力的气味结合蛋白的基因LeryOBP3和LeryOBP7;利用RT-qPCR检测了它们在萝卜蚜不同发育阶段和无翅成蚜不同组织中的表达谱.[结果]克隆获得的萝卜蚜2个基因序列LeryOBP3(GenBank登录号:KJ703012)和LeryOBP7(GenBank登录号:KJ703013)分别与豌豆蚜Acyrthosiphum pisum ApisOBP3和ApisOBP7序列对比有较高的氨基酸序列一致性(分别为94％和88％),基因序列符合气味结合蛋白基因的典型特征.LeryOBP3和LeryOBP7开放阅读框全长分别为357和468 bp,分别编码118和155个氨基酸.发育表达谱表明,LeryOBP3和LeryOBP7的表达量高峰出现于成虫期;组织表达谱表明,LeryOBP3在成蚜足中表达量较高,而LeryOBP7主要表达于成蚜触角组织中.[结论]在萝卜呀成虫触角中的LeryOBP7结合蛋白可能与其对EBF的响应有关.

[目的]探究烟草挥发物和蚜虫报警信息素对桃蚜Myzus persicae行为的影响,以期为桃蚜的化学生态防治提供理论依据.[方法]采用触角电位技术(EAG)测定了有翅蚜与无翅蚜对蚜虫报警信息素(E)-β-法尼烯与4种烟草挥发物(6-甲基-5-庚烯-2-酮、壬醛、反-β-罗勒烯、乙酸正丁酯)的电生理反应,并利用Y型嗅觉仪测定了桃蚜对这些化合物的行为反应.[结果]蚜虫报警信息素和4种烟草挥发物均能引起有翅蚜和无翅蚜的触角电位反应,有翅蚜的嗅觉感器对报警信息素更为敏感,而无翅蚜对烟草挥发物乙酸正丁酯和反-β-罗勒烯更为敏感.在1、10和100 ng 3个测试剂量范围内,报警信息素在剂量为10 ng和100 ng时对有翅蚜和无翅蚜的驱避作用显著,而1ng时仅对无翅蚜有驱避作用.烟草挥发物乙酸正丁酯、6-甲基-5-庚烯-2-酮和反-β-罗勒烯在剂量为100 ng时,对无翅蚜和有翅蚜具有引诱作用;当剂量10 ng时,乙酸正丁酯对有翅蚜和无翅蚜均有引诱作用,6-甲基-5-庚烯-2-酮仅对无翅蚜有引诱作用.[结论]报警信息素对无翅蚜的驱避作用强于有翅蚜,烟草挥发物组分6-甲基-5-庚烯-2-酮、乙酸正丁酯、反-β-罗勒烯对桃蚜的无翅蚜和有翅蚜均具有引诱作用.

目的 发现具有杀虫、驱虫活性的新型肉桂醛衍生物.方法 以肉桂醛和蚜虫报警信息素(反)-β-法尼烯(EβF)的基本母核为基础,采用骨架迁跃原理设计、合成了一类2,5-二取代肉桂醛衍生物,并测定其对棉铃虫、大豆蚜虫和粉尘螨的毒杀活性,以及对蚜虫的驱避活性.结果 通过1 H-NMR、FTIR和ESI-HRMS表征了目标化合物的结构;杀虫活性实验表明目标化合物对棉铃虫、大豆蚜虫和粉尘螨都具有一定的毒杀作用,500 mg/L剂量下对害虫的致死率为53.4％～92.1％,其中杀虫活性最强的为2-氯-5-硝基肉桂醛(化合物4);蚜虫行为实验表明,在2 mg/L剂量时,2-甲基-5-异丙基肉桂醛(化合物5)及2-甲基-4-甲氧基-5-异丙基肉桂醛(化合物6)具有一定的蚜虫驱避活性.结论 2-甲基-5-异丙基肉桂醛及其结构类似物同时具有较好的杀虫活性.2位和5位的取代基变为硝基或卤素后,杀虫活性提高,但蚜虫驱避活性下降.

昆虫主要依靠嗅觉系统寻找食物、发现配偶、控制交配、选择产卵地、逃避天敌等,因此嗅觉系统对昆虫的繁殖和生存至关重要.气味受体(odorant receptor,OR)是嗅觉系统中的关键成分之一,可被信息化合物激活引发特定行为产生.随着测序技术的发展,大量的农业昆虫的基因组和转录组被测序,从测序数据中分析获得了它们的OR家族.现在OR功能研究经常用到外源表达系统和CRISPR/Cas9系统.外源表达系统结合记录系统可用于目标OR表达和配体筛选,CRISPR/Cas9系统可从昆虫染色体上敲除目标OR基因,进而利用电生理技术和行为学实验研究其功能.本文系统总结了鳞翅目、直翅目、半翅目、双翅目、膜翅目和鞘翅目6个目30个种的农业昆虫OR的气味分子反应谱及功能,尤其是鳞翅目农业昆虫.农业昆虫的性信息素往往是由雌虫产生的两种或两种以上成分按一定比例组成的混合物,包括在种间生殖隔离中起作用的行为拮抗剂.每个种因此具有多个性信息素的受体,共同感受这些信息素信息,调控种内和种间性行为.有些OR可调谐至主要针对植物挥发物,包括花香气味,在寄主植物选择和雌虫选择产卵地等行为中起作用.聚集信息素受体可特异地被聚集信息素激活,引起聚集行为;报警信息素受体可特异地被报警信息素激活,引起排斥行为.研究农业昆虫OR的气味分子反应谱和功能可为开发在害虫防控中应用的性诱剂、食诱剂、拒食剂、聚集信息素等奠定理论基础.最后我们对未来的主要研究方向提出了以下建议:(1)开发新的外源OR表达系统;(2)研究在雌虫中特异调谐至针对雄虫产生的性信息素的性信息素受体的功能;(3)探讨OR与气味分子之间特异性相互作用的分子机制.

[目的]本研究旨在鉴定豌豆蚜Acyrthosiphon pisum触角转录组中化学感受蛋白(chemosensory protein,CSP)基因,明确触角中高表达的豌豆蚜CSP蛋白与蚜虫报警信息素、性信息素以及植物挥发物的分子结合特性.[方法]通过对豌豆蚜成蚜触角进行转录组测序,鉴定触角中候选CSP基因;采用RPKM值和半定量RT-PCR分别明确这些CSP基因在豌豆蚜成蚜触角以及不同组织(触角、口针、去除触角和口针的头、胸、腹、足和翅)中的表达谱;通过荧光竞争结合实验测定这些触角CSPs与蚜虫报警信息素和性信息素以及植物挥发物的结合特性.[结果]在豌豆蚜成蚜触角转录组中鉴定得到10个CSP基因.RPKM值和半定量RT-PCR分析结果表明ApisCSP2,ApisCSP4和ApisCSP5在豌豆蚜成蚜触角中表达量最高.荧光竞争结合实验表明ApisCSP4与报警信息素主要组分(E)-β-法尼烯[(E)-β-farnesene,EβF]和微量组分(-)-α-蒎烯结合力强,Ki值分别为2.2±0.8和4.9±0.7 μmol/L;ApisCSP5与两种性信息素组分(+)-(4aS,7S,7aR)-荆芥内酯和(-)-(1R,4aS,7S,7aR)-荆芥醇结合力强,Ki值分别为4.8±0.9和2.6±0.6 μmol/L.[结论]豌豆蚜成蚜触角转录组中鉴定到10个CSP基因,其中ApisCSP4和ApisCSP5可能分别参与了蚜虫报警信息素和性信息素的转运.