[目的]载脂蛋白(apolipoprotein,apoLp)在动物实现其各项生理功能中发挥着重要作用,但如何影响稻飞虱生长发育等尚未见报道.本研究旨在明确载脂蛋白apoLp在褐飞虱Nilaparvata lugens取食、存活和繁殖中的作用.[方法]基于褐飞虱基因组获得载脂蛋白编码基因NlapoLp全长开放阅读框(ORF)序列,并分析其蛋白序列;使用邻接法将NlapoLp与其他昆虫物种的同源序列进行聚类分析;利用RT-qPCR检测NlapoLp在褐飞虱不同发育阶段(卵、1-5龄若虫以及刚羽化的短翅型雌雄成虫)、短翅型雌成虫不同组织(去除唾液腺的头部、唾液腺、中肠、脂肪体和卵巢)中的表达量;通过对褐飞虱3龄若虫显微注射dsNlapoLp进行RNAi,利用RT-qPCR检测RNAi后NlapoLp的表达量,之后调查不同发育阶段虫体RNAi后褐飞虱在寄主水稻上的单雌蜜露分泌量、若虫存活率和单雌产卵量.[结果]序列特征分析发现NlapoLp有1个信号肽及5个保守结构域,但无跨膜结构域.系统进化树显示褐飞虱NlapoLp与灰飞虱Laodelphax striatellus LsapoLp和白背飞虱Sogatella furcifera SfapoLp的进化关系最近,然后与其他半翅目昆虫紫苑叶蝉Macrosteles quadrilineatus、烟粉虱Bemisia tabaci和茶翅蝽Halyomorpha halys的apoLp聚为一支,表现出较近的亲缘关系.RT-qPCR结果显示,NlapoLp在褐飞虱各个发育阶段均表达,在短翅型雌成虫中的表达量较高;在短翅型雌成虫中肠、脂肪体和唾液腺中高表达,在其他组织中低表达.对褐飞虱显微注射dsNlapoLp可以显著降低NlapoLp的表达,经RNAi后褐飞虱在寄主水稻上的单雌蜜露分泌量、若虫存活率和单雌产卵量均比对照组(注射dsGFP)的显著降低.[结论]载脂蛋白基因NlapoLp在褐飞虱各发育阶段和短翅型雌成虫各组织均表达,经RNAi沉默NlapoLp可显著影响褐飞虱的正常的取食、生长发育和繁殖.研究结果为深入探究载脂蛋白在昆虫致害水稻中的作用机制奠定了基础,并提供了害虫高效防控的关键靶标.

[目的]甲氨基阿维菌素苯甲酸盐是高效治理鳞翅目(Lepidoptera)害虫的新型抗生素类生物源杀虫剂.本研究旨在探究甲氨基阿维菌素苯甲酸盐对水稻害虫白背飞虱Sogatella furcifera的亚致死效应.[方法]采用稻茎浸渍法以不同浓度甲氨基阿维菌素苯甲酸盐处理的水稻苗饲养白背飞虱3龄若虫,72 h后计算甲氨基阿维菌素苯甲酸盐对白背飞虱3龄若虫的LC10,LC25和LC50值;采用稻茎浸渍法以LC10,LC25和LC50浓度甲氨基阿维菌素苯甲酸盐处理的水稻苗饲养白背飞虱3龄若虫48 h,测定F0代雌成虫寿命和单雌产卵量;统计F1代卵历期、1-5龄若虫历期、成虫寿命、成虫前历期、总发育历期、成虫产卵前期、成虫总产卵前期和单雌产卵量,构建年龄-龄期两性生命表;利用Timing-MSChart软件预测白背飞虱未来60 d种群动态.[结果]处理72 h时甲氨基阿维菌素苯甲酸盐对白背飞虱3龄若虫的LC50,LC25和LC10值分别为0.831,0.222和0.068 mg/L.与对照组相比,LC10,LC25和LC50浓度甲氨基阿维菌素苯甲酸盐处理使白背飞虱F0代雌成虫平均寿命分别缩短了 7.19％,24.81％和34.21％,单雌产卵量分别减少22.24％,31.22％和41.53％;LC25浓度甲氨基阿维菌素苯甲酸盐处理显著延长了 F1代5龄雌若虫历期,LC50浓度甲氨基阿维菌素苯甲酸盐处理显著延长了 F1代雄成虫寿命和总发育历期,LC25和LC50浓度甲氨基阿维菌素苯甲酸盐处理显著延长了 F1代成虫产卵前期和总产卵前期,且显著降低了内禀增长率(r)和周限增长率(λ);LC50浓度甲氨基阿维菌素苯甲酸盐处理下F1代净增殖率(R0)显著降低,LC25浓度甲氨基阿维菌素苯甲酸盐处理下F1代平均世代周期(T)显著延长;LC10,LC25和LC50这3个亚致死浓度甲氨基阿维菌素苯甲酸盐处理明显抑制了白背飞虱种群增长.[结论]亚致死浓度甲氨基阿维菌素苯甲酸盐胁迫会显著影响白背飞虱成虫寿命和繁殖能力,并降低其后代种群数量,该研究结果可为农业田间科学防治白背飞虱提供理论依据.

[目的]以新型、高效、持效期长的杀虫剂三氟苯嘧啶和四唑虫酰胺为例,探究带药移栽对水稻害虫的防控效果及农药减量增效的实践意义.[方法]通过室内模拟秧苗带药移栽分别测定了1.95,5.85 和 9.75 mg a.i./m2 三氟苯嘧啶处理对褐飞 虱 Nilaparvata lugens 和白背飞虱 Sogatella furcifera成虫或若虫的毒力和持效期,并在浙江杭州和湖南衡阳两地评估了早、中、晚稻秧苗高剂量带药移栽处理对二化螟Chilo suppressalis和稻飞虱的田间防效以及不同施药模式对稻田寄生蜂种群动态的影响.[结果]室内经5.85和9.75 mg a.i./m2三氟苯嘧啶处理的秧苗在移栽后35 d时使褐飞虱雌成虫和3龄若虫均能保持75％以上的校正死亡率,且5.85 mg a.i./m2剂量处理在移栽后28 d时使白背飞虱雌成虫的校正死亡率大于80％;使用12.75和25.50 mg a.i./m2四唑虫酰胺处理秧苗在移栽后35 d时对早稻二化螟为害的校正防效均在85％以上.综合浙江杭州和湖南衡阳两地中、晚稻田间试验结果表明,应用5.85 mg a.i./m2三氟苯嘧啶和25.50 mg a.i./m2四唑虫酰胺进行秧苗"送嫁药"处理可减少1～2次大田用药和98％以上的农药有效成分用量,同时还保持着与常规喷施相当的防效,并使寄生蜂总种类和总数量分别提高了 29.0％～49.7％和61.2％～69.3％.[结论]秧苗移栽前施用防效优良且持效期长的杀虫剂能减少水稻前期的施药次数和用量,产生较好的经济和生态效益.本研究为利用带药移栽技术推行水稻病虫害的绿色防控提供了重要参考.

[目的]利用化学激发子提高植物抗虫性从而抑制害虫,是目前正在开发的一种新型的害虫绿色防治技术.本研究旨在解析一种化学激发子——多效唑(paclobutrazol,PBZ)提高水稻Oryza savita对稻飞虱抗性的机理,以期为其在害虫防控中的应用打下基础.[方法]用不同浓度PBZ以根吸的方法处理秀水110品种水稻24 h后接入褐飞虱Nilaparvata lugens和白背飞虱Sogatella furcifera初孵若虫,测定接虫后不同时间若虫存活率;用含有5和10 mg/L PBZ或者防御化合物[咖啡酰腐胺、刺苞菊苷和樱桃苷(1和10 mg/L)及芥子酰胍丁胺(0.1和1 mg/L)]的稻飞虱人工饲料饲喂以及用5和20 mg/L PBZ溶液喷施褐飞虱若虫后,测定褐飞虱若虫存活率;5 mg/L PBZ根吸处理水稻、褐飞虱若虫为害和5 mg/L PBZ根吸处理水稻再接褐飞虱若虫后,测定水稻体内水杨酸(salicylic acid,SA)、过氧化氢(hydrogen peroxide,H2O2)和乙烯(ethylene,ET)以及防御化合物芥子酰胍丁胺、咖啡酰腐胺、刺苞菊苷和樱桃苷的含量.[结果]与对照(根吸不含PBZ的营养液的水稻)相比,5 mg/L PBZ根吸处理水稻,接虫后3 d时褐飞虱若虫存活率降低33.3％;当 PBZ浓度达到20 mg/L时,接虫后4 d时褐飞虱若虫全部死亡,但PBZ本身对褐飞虱若虫没有直接的毒杀作用.与对照组相比,5 mg/L PBZ根吸处理24 h后不接褐飞虱为害放置24 h时水稻植株体内SA含量显著上升,5 mg/L PBZ根吸处理水稻24 h再接褐飞虱若虫为害72 h时H2O2含量显著上升,5 mg/L PBZ根吸处理24 h后不接褐飞虱为害放置48-96 h、褐飞虱为害24-72 h及5 mg/L PBZ根吸处理水稻24 h再接褐飞虱若虫为害48-96 hET释放量均显著下降,5 mg/L PBZ根吸处理诱导了水稻植株中咖啡酰腐胺和芥子酰胍丁胺2种酚胺类化合物以及刺苞菊苷和樱桃苷2种黄酮类化合物含量的显著上升.在褐飞虱人工饲料中添加1或10 mg/L的咖啡酰腐胺、芥子酰胍丁胺、刺苞菊苷或樱桃苷,可有效降低褐飞虱若虫存活率.[结论]PBZ是一种有效的化学激发子,可以通过激活水稻的SA和H2O2通路、抑制ET通路,诱导水稻相关防御化合物的合成,提高水稻对褐飞虱的抗性.

[目的]本研究旨在调查分析江汉平原稻田节肢动物群落的物种组成以及主要害虫与天敌相互作用的关系,为制定水稻害虫绿色防控技术体系提供科学依据.[方法]2019-2020年通过吸虫器法和扫网法在水稻的分蘖期、孕穗期、齐穗期调查江汉平原监利市、潜江市、江陵县等市(县)28块稻田节肢动物物种种类与个体数量,采用主成分分析和灰色关联度分析法分析了各主成分对稻田节肢动物群落的影响以及主要害虫与天敌种群数量之间的关系.[结果]2019-2020年调查的江汉平原稻田节肢动物种类共169种,按照营养取食关系,将稻田节肢动物群落划分为4个亚群落,其中植食类6目33科57种,捕食类7目30科50种,寄生类2目15科44种,中性类5目16科18种.稻田节肢动物群落中对第1主成分贡献大的是白背飞虱 Sogatella furcifera和黑尾叶蝉Nephotettix bipunctatus;对第2主成分贡献大的是淡翅小花蝽Orius tantillus和青翅蚁形隐翅虫Paederus fuscipes;对第3主成分贡献大的是稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis和灰飞虱Laodelphax striatellus.与主要害虫稻纵卷叶螟种群数量关联度大的前3位天敌依次为:草间钻头蛛Hylyphantes graminicola＞拟环纹豹蛛 Pardosa pseudoannulata＞三突花蛛 Misumenops tricuspidatus.与主要害虫白背飞虱种群数量关联度大的前3位天敌依次为:华丽肖蛸Tetragnatha nitens＞黑肩绿盲蝽Cyrtorhinus lividipennis＞拟环纹豹蛛.[结论]稻田节肢动物群落构成差异主要是由优势植食性昆虫和优势捕食性天敌数量决定的.捕食动物草间钻头蛛种群数量与稻纵卷叶螟种群数量追随关系最为密切,对稻纵卷叶螟具有一定控制作用,华丽肖蛸的种群数量与白背飞虱种群数量追随关系最为密切,对白背飞虱具有一定控制作用.

在白背飞虱(Sogatella furcifera)获毒过程中,南方水稻黑条矮缩病毒(Southern rice black streaked dwarf vi-rus,SRBSDV)与细胞膜上受体结合,借助网格蛋白依赖型内吞作用进入宿主细胞.组织蛋白酶D(Cathepsin D,CathD)是一种天冬氨酸蛋白酶,参与细胞内体/溶酶体内蛋白降解和病毒释放进入细胞质过程,但CathD在SRBS-DV侵染其介体白背飞虱时是否发挥作用目前尚不明确.通过RNA干扰(RNA interference,RNAi)沉默白背飞虱体内CathD基因的表达,发现沉默表达CathD基因的白背飞虱在饲喂SRBSDV后的存活率与对照组白背飞虱相比无明显差异,但会降低白背飞虱的带毒比率和带毒量;在果蝇细胞中敲低CathD同源基因的表达并感染果蝇C病毒(Drosophila C virus,DCV),细胞内DCV的复制水平与对照组相比也有明显下调.研究结果提示CathD可能通过一种保守的机制协助病毒在昆虫细胞内增殖,可以作为防控SRBSDV病害的潜在靶标分子.

白背飞虱Sogatella furcifera是我国重要的迁飞性水稻害虫,长期以来,其防治手段主要是化学防治.大量使用化学农药易导致环境污染及害虫抗药性增加等,因此需要探索高效的农药使用方法.本研究在1 d内不同时间点用0.27 g/L噻虫嗪、5 mL/L噻嗪酮对白背飞虱的致死率进行检测,结果发现,7:00时噻虫嗪、噻嗪酮浸染72 h后的校正死亡率均最低,分别为54％、13.9％;16:00时噻虫嗪、噻嗪酮浸染72 h后的校正死亡率均最高,分别为89.8％、44.9％.定量结果表明节律基因Sfcycle在白背飞虱雌虫或雄虫的中肠表达量最高,4龄和5龄若虫期在蜕皮前表达量比蜕皮后高,成虫期表达量相对稳定.RNAi研究结果发现Sfcycle能够影响白背飞虱P450基因SfCYP4DE1和SfCYP353D1v2的表达,用农药处理干涉后的白背飞虱死亡率都在7:00、16:00两个时间点都增高,且没有显著性差异,表明Sfcycle基因能够影响噻虫嗪、噻嗪酮对白背飞虱的防治效率.

[目的]为探究核受体超气门蛋白(ultraspiracle protein,USP)在白背飞虱Sogatella furcifera若虫蜕皮发育过程中的功能及其与几丁质合成和降解之间的调控关系.[方法]基于白背飞虱基因组数据,结合RT-PCR克隆SfUSP全长cDNA序列;利用RT-qPCR测定白背飞虱不同发育阶段(1-5龄若虫、5龄若虫蜕皮前、5龄若虫蜕皮中和雌成虫)、5龄若虫组织(头、体壁、脂肪体、肠道和足)、雌成虫组织(体壁、翅、脂肪体、足和卵巢)以及100 ng/头20E处理后5龄第1天若虫中SfUSP的表达量;通过显微注射dsRNA靶向沉默5龄第1天若虫的SfUSP后,计算若虫存活率,观察若虫致死表型,利用RT-qPCR测定几丁质合成和降解通路关键基因的表达量.[结果]克隆获得了白背飞虱SfUSP(GenBank登录号:ON209396)的全长cDNA序列,其开放阅读框长1 263 bp,编码420个氨基酸,SfUSP蛋白预测分子量为47.27 kD,理论等电点为7.18.序列分析结果表明,SfUSP含有核受体家族所具备的5个保守结构域,并且DNA结合域(DNA-binding domain,DBD)和配体结合域(ligand-binding domain,LBD)高度保守.发育阶段表达谱表明,SfUSP在1龄若虫、5龄若虫蜕皮前以及雌成虫中高表达;组织表达谱显示,SfUSP在5龄若虫头、体壁、脂肪体和肠道中的表达量较高;在雌成虫翅、足和体壁中的表达量较高.显微注射100 ng/头20E后12 h时,5龄若虫中SfUSP的表达量显著高于对照组的.靶向沉默SfUSP表达后,与注射dsGFP的对照组相比,显著降低了白背飞虱的若虫存活率,显微注射dsRNA 6 d时若虫存活率仅为对照组的18.01％,其中不能成功蜕皮个体占51.46％;显著抑制了几丁质合成通路关键基因SfCHS1,SfCHS1a,SfUAP,SfGFAT和几丁质降解通路关键基因SfCht7,SfNAG1,SfNAG2,SfCDA1,SfCDA2和SfCDA4的表达量,但是显著提高了SfG6PI和SfCht10的表达量.[结论]SfUSP是白背飞虱生长发育过程中的关键基因,能够影响几丁质的合成与降解,进而调控白背飞虱的蜕皮发育.

几丁质合成酶1(CHS1)是昆虫几丁质合成的关键酶,在昆虫几丁质合成的组织中发挥着重要作用.为探索白背飞虱Sogota furcifera几丁质合成酶1(SfCHS1)的基因结构特征及其功能,利用转录组测序结合PCR扩增技术,研究了SfCHS1基因的结构特性,采用定量PCR技术研究SfCHS1基因的时空表达特性,最后利用显微注射RNAi方法研究SfCHS1基因的RNAi效果.通过转录组测序获得的SfCHS1基因开放阅读框为4719 bp,编码1572个氨基酸,预测蛋白分子量为180.6 kD,预测有6个糖基化位点和16个跨膜螺旋.PCR扩增及测序结果表明SfCHS1基因存在两个可变剪切,产生两个转录本(CHS1a和CHS1b).通过系统进化树分析,SfCHS1和灰飞虱Laodelphgax striatellus及褐飞虱Nilaparvata lugens的CHS1同源性最高,为97％.时间表达特异性分析结果表明,SfCHS1基因在4龄期第1天,5龄期第1天,成虫第1天即几丁质合成时的表达量最高.组织特异性检测结果表明,SfCHS1基因主要在白背飞虱的表皮中表达,其次为气管,在肠中也有少量表达.显微注射RNAi的结果表明该方法能显著降低SfCHS1基因的转录水平,并导致白背飞虱的死亡.研究结果说明,SfCHS1基因具有两个可变外显子结构,SfCHS1基因在几丁质合成阶段及几丁质含量高的组织表达量较高,沉默SfCHS1基因的表达会对白背飞虱产生致死的表型,出现较高的死亡率.

胰岛素酶通过影响胰岛素的含量在稻飞虱翅型分化中起到重要的调控作用.本研究借助已获得的白背飞虱胰岛素酶的部分氨基酸序列,成功从褐飞虱转录组数据库中比对到带有褐飞虱胰岛素酶基因的cDNA序列,该序列含有一个带有起始密码子ATG和终止密码子TGA的开放阅读框,全长为1425 bp,编码的蛋白质具有胰岛素酶的典型结构:Peptidase M16超家族和Peptidase M16 C超家族.再将开放阅读框序列与褐飞虱基因组序列进行比对,得到胰岛素酶基因全长为1674 bp,含有5个外显子和4个内含子.这是首次有关褐飞虱胰岛素酶基因结构的详细报道,为该基因的体外表达和功能研究打下了良好基础,将有利于探索该酶在稻飞虱翅型分化中的具体调控机制.同时本研究还发现胰岛素酶基因上游320 bp至858 bp处存有一个CpG岛区域,由于甲基化通常发生在基因上游的CpG岛区域,从而调控基因的表达,因此推测这个CpG岛区域可能存在甲基化现象,且在不同翅型的飞虱中甲基化水平存在差异,从而影响翅型分化.这一推测一旦获得实验验证,将有助于深入了解稻飞虱翅型分化的机制.