CRISPR/Cas9基因编辑系统自问世以来,极大地推进了人类对生物基因功能的认识.CRISPR/Cas9通常采用显微注射昆虫胚胎的途径来递送基因编辑试剂,由于昆虫具有多种生殖方式,因此对于某些昆虫种类如具有坚硬卵鞘的蟑螂和胎生的蚜虫等,应用传统的CRISPR/Cas9系统的递送方式来了解其基因功能就难以实现.目前,在传统的CRISPR/Cas9递送方式上发展出来的不需要注射昆虫早期单细胞胚胎的方法已有相关报道:ReMOT(receptor-mediated ovary transduction)和 DIPA-CRISPR("direct parental"CRISPR),它们可以将编辑试剂直接注射到成年雌性个体的血腔中,能够有效地在发育中的卵母细胞中引入遗传突变,同时简化了基因编辑的过程,这类方法已经成功应用于埃及伊蚊、德国小蠊和赤拟谷盗等昆虫的研究.本文对CRISPR/Cas9系统的结构、作用机制、传统递送方式及其发展出的ReMOT和DIPA-CRISPR递送方法在昆虫研究中的应用现状与前景进行了综述,以期为更多物种的基因编辑研究提供参考.

目的:明确金银花胡萝卜微管蚜越冬卵和春季发生蚜型的形态特征和发生规律.方法:2022 年 2 月,在田间观察胡萝卜微管蚜越冬卵分布部位,采集虫卵及各蚜型成虫,室内镜检并描述其形态特征;2022 年 3-6 月,在金银花田按五点取样法选取植株,定期调查各蚜型数量,采用最优分割法划分胡萝卜微管蚜种群动态并分析其与金银花物候的关系.结果:胡萝卜微管蚜虫卵主要分布在金银花植株的芽鳞、树杈和树皮缝等部位.胡萝卜微管蚜春季在金银花上依次发生干母、无翅孤雌蚜和有翅孤雌蚜 3 个蚜型,其中干母主要发生于 3 月 9 日至 4 月 7 日,高峰虫量为 29.4 只/梢;无翅孤雌蚜和有翅孤雌蚜在 3 月 28 日至 5 月 27 日混合发生,分别于 4 月 19 日和 5 月 13 日到达高峰,峰值分别为 75.5 只/梢和 105.6 只/梢.胡萝卜微管蚜种群动态与金银花物候特征密切相关,在金银花萌芽展叶期,蚜虫种群处于初建期和缓慢增长期,种群数量低,最高虫量为 29.4 只/梢;金银花抽梢期,蚜虫种群处于快速增长期,数量迅速上升;金银花花蕾期,蚜虫种群处于高峰期,数量达到高峰值,为 370.5 只/梢;在金银花开花期,蚜虫种群处于衰退期,数量迅速下降,至 6 月初基本消失.结论:金银花越冬期是防控胡萝卜微管蚜虫卵的关键期,萌芽展叶期是防控该蚜虫春季种群爆发的关键期.

[目的]麦长管蚜Sitobion avenae是小麦生产的首要害虫.本研究旨在明确miR-263干扰对麦长管蚜室内种群的影响,为小麦蚜虫的绿色防控提供技术支持.[方法]以纳米材料为载体,利用400 nmol/L miR-263 agomir干扰麦长管蚜1龄若蚜,采用两性生命表评价miR-263干扰对其生长发育、繁殖和种群增长的影响,以清水阴性对照(water negative control,NCW)和纳米材料阴性对照(nanomaterial negative control,NCS)作为对照组.[结果]miR-263干扰后,与NCW和NCS相比,麦长管蚜1和2龄若蚜历期显著延长,3龄若蚜历期没有显著差异,4龄若蚜历期要显著短于NCW组,整个若蚜历期显著延长;全生育期(25.42 d)显著长于NCS的(23.73 d),与NCW(23.84 d)没有显著差异;成蚜寿命和繁殖历期有所延长,单雌产蚜量有所增加,但与NCW和NCS的比没有显著差异.miR-263干扰后麦长管蚜成蚜前存活率为43.33％,显著低于NCW和NCS的(分别为91.34％和91.32％).种群生命表数据显示,miR-263干扰后内禀增长率(r)、周限增长率(λ)、净增殖率(R0)均显著低于NCW和NCS的,平均世代周期(T)比NCW和NCS显著延长;种群预测结果显示,在miR-263干扰60 d时麦长管蚜种群约为8万头,显著低于NCS的454万头和NCW的394万头.[结论]miR-263干扰主要影响低龄若蚜的历期和存活率,并对麦长管蚜的种群增长具有抑制作用,研究结果为麦长管蚜RNAi生物农药的研发提供了候选基因.

蚜虫(aphids)及其携带的病毒是全球农作物生产过程中最具破坏性的病虫害之一.植物一旦被蚜虫侵染,会产生并释放挥发性有机化合物(VOCs),进而通过空气传播至周围植物,激活邻近植物对昆虫和病毒的抗性,称为气传性免疫(AD).而对于植物如何产生挥发性信号分子以及邻近植物如何感知并激活抗病虫的机制尚不清楚.近期,清华大学刘玉乐研究团队在植物间通讯介导邻近植物抗虫和抗病毒研究方面取得了新突破,他们揭示了一条由水杨酸甲酯(MeSA)-水杨酸结合蛋白SABP2-转录因子NAC2-水杨酸羧基甲基转移酶SAMT1组成的信号通路介导邻近植物抗虫和抗病毒能力.该研究还发现由蚜虫传播的一些病毒编码蛋白能够通过与NAC2转录因子互作促进NAC2的出核和降解,从而破坏植物间的信号交流以促进蚜虫及病毒的侵染.该研究全面阐释了蚜虫与其传播的病毒间共同进化的新的互惠关系,填补了植物抗病虫、特别是气传性免疫领域的空白,同时为培育抗虫、抗病毒作物提供了新思路及潜在基因.

茶蚜是春季茶树(Camellia sinensis(L.)O.Kuntze)的主要害虫,严重影响茶叶的产量和品质.次生代谢物质在植物防御蚜虫危害过程中具有重要作用,研究茶蚜为害下茶树新梢次生代谢物的变化有利于筛选和培育抗蚜茶树品种.本研究以茶蚜为害和未为害的茶树品种'鄂茶一号'新梢为材料,开展了代谢组学分析和主要代谢物定量分析,检测了苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)活性和脯氨酸(Pro)含量.结果显示,'鄂茶一号'茶蚜危害率高达35.4%,对茶蚜中等抗性.茶蚜为害后,新梢中PAL活性轻微上升,PPO活性显著提高,可溶性糖、黄酮和Pro含量显著上升,而茶多酚含量显著下降.茶蚜为害诱导了8个代谢物质显著差异变化,包括3个初生代谢物和5个次生代谢物.3个初生代谢物全部上调表达,可能为次生代谢物合成提供前体,也可能改变茶蚜生存所需的营养物质.5个次生代谢物包括1个茉莉酸类物质JA-Ile和4个类黄酮物质,JA-Ile作为防御信号物质显著上调表达,激活茶树下游防御体系,类黄酮作为防御物质直接参与茶蚜防御.研究结果表明JA-Ile、类黄酮和Pro可能是茶树防御茶蚜的主要物质.

目的:为保障临床用药的安全性和有效性,建立五倍子药材及其加工制品混伪、掺假特异性聚合酶链式反应(PCR)鉴定方法.方法:根据五倍子细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(COⅠ)基因序列设计引物,筛选出五倍子的稳定引物区间,并在区间内筛选获得五倍子的特异性单核苷酸多态性(SNP)位点,根据SNP位点设计五倍子特异性鉴别引物WBZ-F、WBZ-R,分别收集五倍子及其混伪品,建立五倍子配方颗粒特异性PCR鉴别方法并优化PCR体系,对该方法进行耐受性和适用性考察.结果:退火温度为 53℃,循环 36 次,五倍子及其配方颗粒经PCR及凝胶电泳后,可在约 138 bp处观察到单一明亮的特异性鉴别条带,伪品倍蛋蚜虫虫瘿无条带.结论:建立的特异性PCR鉴别方法可准确鉴别五倍子药材、标准汤剂冻干粉、配方颗粒中的五倍子蚜虫源性成分,也可为其他中药配方颗粒的质量标准研究提供参考.

在"公共植保,绿色植保"的大背景下,合理利用天敌资源,在果蔬生产过程中开展害虫的生物防治,是构建果蔬害虫绿色防控体系的重要一环.本研究探讨了黄玛草蛉Mallada basalis Walker对草莓蚜虫的控制作用,并进一步对比分析了黄玛草蛉和吡虫啉在草莓蚜虫防治中的差异和特点,以及它们对草莓叶片光合作用和果实品质的影响.结果显示,与对照组相比,黄玛草蛉和吡虫啉均可以有效地控制蚜虫的种群,其中10%吡虫啉悬浮剂处理具有很好的速效性,施药1d后,防治效果就高达95.89%,但随着时间推延其防治效果逐渐降低.而黄玛草蛉对蚜虫的控制则具有明显的滞后性,但其防治效果随着时间推延逐渐提高,防治后21 d,按照益害比1∶60 投放黄玛草蛉处理的防治效果可以达到89.27%.使用黄玛草蛉和吡虫啉防治蚜虫后,均可以提高草莓叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO2 浓度、蒸腾速率和叶绿素相对含量,且在防治后 21d后,按照益害比 1∶60 投放黄玛草蛉处理的多个光合特性指标均优于其他处理.另外,不同防治处理均可以显著提升草莓果实可溶性固形物、可溶性糖、维生素C含量和固酸比,降低可滴定酸含量,其中按照益害比 1∶60 投放黄玛草蛉处理的品质最优.综上所述,黄玛草蛉对草莓蚜虫具有较好的防治效果,并可以提高草莓叶片的光合作用能力,改善草莓品质,为今后利用天敌开展草莓蚜虫的绿色防控奠定了基础.

蓝光照射可以降低黄瓜Cucumis sativus上蚜虫的种群密度,但蓝光照射后无翅蚜虫是如何被驱离的尚未见报道.本文以盆栽黄瓜为供试材料,研究蓝光照射对黄瓜上无翅瓜蚜Aphis gossypii驱避行为的影响.结果表明,蓝光照射对设施黄瓜上的无翅蚜有较强的驱避作用,光照强度越大、照射时间越长,黄瓜上蚜虫的虫口减退率越大.蓝光照射后无翅蚜主要通过黄瓜主茎离开黄瓜向花盆的土下迁移,少部分蚜虫还可以顺着花盆向盆外迁移.光强越强,相同时间内迁离黄瓜的蚜虫越多.300 lux 蓝光照射 10h 后,蚜虫种群的校正虫口减退率达到64.03%.相同的蓝光光强和照射时间下,晚间蓝光照射处理后蚜虫的迁移数量多于白天.地面黄光环境对蓝光驱避黄瓜蚜虫具有较强的促进作用,盆外放置黄板,迁向盆外的蚜虫量增加.黄光点亮30 min后关闭,同时打开蓝光可以提高蓝光对蚜虫驱避作用.因此,蓝光照射可以驱离黄瓜上的无翅蚜,驱离的无翅蚜主要迁移到盆内土中,少量的可以迁出花盆.

寻求高效低毒的生物农药,是当今新型农药的发展方向,从植物中寻找生物活性物质是其中的一个重要方面.利用万寿菊不同部位的提取液对虫卵、菜青虫、斜纹夜蛾幼虫,以及对霉菌的致死致畸及抑制生长进行了实验研究,结果表明:万寿菊体内含有毒杀害虫的物质,根部提取液毒性最大,具毒物质主要分布在根部,毒性大小为根＞花＞茎.万寿菊根提取液对斜纹夜蛾幼虫、蚜虫、菜青虫等农业害虫毒杀作用最强,对引起霉病的霉菌也具有一定的抑制效果,能够抑制霉菌的生长.

为了探明UV-B长期辐射亲代麦长管蚜Sitobion avenae Fabricius后对其子代种群动态的影响.采用特定年龄生命表方法,设置不同强度(0,0.50,0.70 mW/cm2) UV-B连续多代处理麦长管蚜成虫,统计麦长管蚜分别经历UV-B辐射一代,六代,十一代,十五代后其子代麦长管蚜存活率和繁殖力、繁殖参数、种群参数的变化.结果表明:(1)经UV-B处理亲代麦长管蚜后,其子代种群的内禀增长率r与周限增长率λ在低强度处理组各世代之间无显著差异,在高强度处理组各世代之间呈先上升后下降的趋势.(2)处理组麦长管蚜种群繁殖力F、净增殖率Ro、平均世代周期T、产卵天数和成蚜寿命均在G7代达到最大值,且与对照组无显著差异.(3)亲代麦长管蚜经UV-B胁迫处理后对子代种群的存活率影响显著.研究结论:亲代麦长管蚜经过不同代数的UV-B胁迫,可显著影响子代的生长发育与繁殖,且对处于不同世代的子代生态学指标产生不同影响.研究的创新点在于探究亲代麦长管蚜经历紫外胁迫后对其子代生长、发育与繁殖的影响,为逆境胁迫下蚜虫的生态遗传与进化机理提供理论依据.