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油茶是我国重要的木本油料树种,也是典型的异花虫媒授粉植物,其结实率相当大程度上依赖于传粉昆虫.本文综述了我国油茶传粉昆虫的研究现状,总结了油茶传粉昆虫群落多样性及优势类群、访花行为及授粉功能;分析了当前应用传粉昆虫的困境及初步解决途径.针对当前研究在传粉昆虫化学生态与生理代谢机制认知、野生蜂人工繁育技术以及栖息地定量监测与效益评估等方面存在的瓶颈,本文提出未来应深入挖掘传粉昆虫与油茶的互作机制,攻克优势野生蜂的人工繁育技术并构建多蜂种协同授粉体系,同时建立传粉服务供给评估模型与生境调控体系.以期为油茶传粉昆虫的后续研究提供参考.
油茶传粉昆虫昆虫行为学生境保护远缘杂交物种多样性
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目的 鉴定鳞翅目昆虫马铃薯块茎蛾中的 PoE93 基因,以期对 PoE93 的生物学功能进行准确预测.方法 为了预测 PoE93 在马铃薯块茎蛾幼虫发育中的生物学功能,从该虫中鉴定出 PoE93 基因,并对其进行生物信息学分析、时空表达谱分析和 20 E 诱导表达分析.结果 PoE93 存在两个亚型(PoE93X1 和 PoE93X2).PoE93X1 全长2 301 bp,编码 766 个氨基酸;PoE93X2 全长 2 181 bp,编码 726 个氨基酸.两者编码蛋白均具有两个昆虫 E93 典型的 psq-type HTH 保守结构域.进化树分析显示 PoE93 和棉红铃虫等鳞翅目昆虫聚为一支,进化关系更近;qRT-PCR 检测不同龄期和组织结果显示 PoE93 在马铃薯块茎蛾幼虫变态前后(4 L 末-预蛹-蛹期)和肠道中高表达,且 20 E 处理可诱导其表达.结论 PoE93 可能在 20 E 信号调控幼虫变态发育和肠道重塑过程中发挥重要作用.
马铃薯块茎蛾PoE93 基因鉴定时空表达
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[目的]探明牛樟芝 FAD2-1、FAD2-2和 SCD基因异源表达及其蛋白互作情况,为牛樟芝脂肪酸代谢通路研究及应用奠定基础.[方法]通过杆状病毒-昆虫细胞表达系统对 FAD2-1、FAD2-2和 SCD进行异源表达,构建融合基因表达载体、蛋白纯化、预测蛋白质一级结构功能及酵母双杂等,探究油酸、亚油酸等外源添加物对牛樟芝菌丝体生长发育的影响.[结果]FAD2-1、FAD2-2和 SCD蛋白大小分别为 40 kD、20 kD和 60 kD,其中,以 FAD2-2蛋白的表达量最高.蛋白质谱一级结构表明,FAD2-2含有甲基化、泛素化、氨基甲酰化和 4-羟基壬烯醛等修饰,提示该蛋白与其他蛋白互作的可能性大;而 FAD2-1与 SCD的蛋白较为稳定.酵母双杂显示,FAD2-2与 SCD具有一定程度的互作,二者互作可能会增强其代谢.外源添加亚油酸对牛樟芝菌丝体生长特征具有显著促进作用,以添加 0.11 μg/mL亚油酸的促进效果最显著,生长速率达1.238 mm/d,可提高菌丝生物量积累速率.[结论]成功利用杆状病毒-昆虫细胞表达系统对牛樟芝脂肪酸代谢相关基因 FAD2-1、FAD2-2和 SCD实现异源表达与重组蛋白纯化,FAD2-1以氧化修饰为主,FAD2-2含有甲基化、4-羟基壬烯醛修饰等多种修饰,SCD主要发生半胱氨酸脲基甲基化修饰;SCD与 FAD2-1、FAD2-2存在相互作用,该互作可能协同提升牛樟芝中油酸与亚油酸的代谢效率;外源添加亚油酸可显著促进牛樟芝菌丝体生长.
牛樟芝脂肪酸代谢异源表达蛋白互作酵母双杂交
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蚜蝇亚科(Syrphinae)隶属于双翅目(Diptera)环裂亚目(Cyclorrhapha).该昆虫种类繁多,分布广泛,常分布于农田、高山、荒漠、城郊、海滨等各个陆地生态系统中,是系统学、仿生学、生态学的重要研究材料.为了解蚜蝇亚科分子系统研究进展和系统发育关系,本文通过查阅文献,整理出了蚜蝇亚科的分子系统发育进展,收集了 NCBI 蚜蝇亚科 26 个物种的基因组数据,提取该亚科的单拷贝直系同源基因和超保守元件,并利用这两种分子标记构建了系统发育树.分析结果表明,基因组完整性评估在 84.6%[黑带蚜蝇(Episyrphus balteatus)]~97.2%[Epistrophe eligans 和黑足蚜蝇(Syrphus vitripennis)]之间,超保守元件的提取率在 58.50%(Melangyna compositarum)~53.98%(Melanostoma scalare)之间.基于单拷贝直系同源基因和超保守元件构建的最大似然法树均表明:蚜蝇亚科、巴蚜蝇族、墨蚜蝇族、小蚜蝇族的单系性得到了证明,蚜蝇族被证明为复系群;此外,这两类发育树均建议将宽跗蚜蝇属归入巴蚜蝇族内.这些结论为蚜蝇亚科系统发育研究提供了依据.
蚜蝇亚科单拷贝直系同源基因超保守元件系统发育
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推进农作物病虫害绿色防控是保障国家粮食安全、生态安全和农业高质量发展的重大战略需求.天敌昆虫作为农业生态系统中的"天然卫士",其资源发掘与产品创制是实现害虫可持续治理的核心路径.本文系统梳理了国家重点研发计划"重大病虫害防控综合技术研发与示范"专项自2023年实施以来,我国在天敌昆虫资源发掘利用与新产品创制的最新研究与应用进展.在资源发掘层面,通过构建全国性调查网络,我国已新发现并鉴定了一批寄生性及捕食性天敌新资源,并借助功能反应评价、组学技术与分子互作机制研究,深化了对天敌昆虫控害潜能、觅食定位及与寄主协同进化规律的认识.在产业化技术层面,突破了替代寄主优化、人工饲料配方、滞育调控及环境胁迫适应性等规模化繁育与质量控制的关键瓶颈,形成了覆盖捕食蝽、赤眼蜂、捕食螨等多类天敌的工艺与装备体系.在应用层面,集成创新了天敌昆虫精准释放、储蓄植物系统及与生态调控、选择性农药协同的全程绿色防控模式,并在水稻、设施果蔬等主产区实现大面积示范推广,取得了显著的控害增效与化学农药减量成效.面向未来,应进一步加强本土天敌资源的深度挖掘与保护,推动智能化、标准化生产装备研发,利用基因编辑等前沿技术开展天敌昆虫遗传改良,并深化气候变化背景下多技术融合的生态系统服务研究,为推进我国生物防治学科发展与植保科技自立自强提供支撑,为构建气候智慧型、生物多样性友好的现代农业提供核心科技支撑.
天敌昆虫生物防治资源挖掘规模化繁育产品创制绿色防控
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草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda是全球重大迁飞性农业害虫,自2019年1月在我国入侵为害以来,持续威胁玉米等粮食作物的安全生产.在"十四五"国家重点研发计划"草地贪夜蛾灾变机制与可持续防控技术研究"项目的资助下,我国研究人员在该虫的灾变机制解析与可持续防控技术研发等方面取得了系统性突破.在阐明草地贪夜蛾在我国的迁飞路径与区域致灾机制基础上,创新性构建了以昆虫雷达监测网为核心的"天—空—地"一体化智能预警与阻截技术体系.在理化诱控、天敌昆虫规模化繁育与应用、微生物制剂创制、化学农药的抗性监测及其减量增效精准用药等关键环节均取得重要进展,形成了绿色防控技术和产品研发应用的完整链条.面向"周年繁殖区、迁飞过渡区、重点防范区"3大生态区的防控需求,集成构建了区域性绿色防控技术模式,形成了"源头控制—迁飞阻截—绿色防控"的分区可持续治理体系.本文基于项目上述研究成果,系统综述了"十四五"期间我国在草地贪夜蛾可持续治理方面的研究进展与实践成效,并从深化机制认知、推动技术迭代与智慧植保融合、完善技术集成应用、深化全球协同治理等方向进行了展望,以期为我国乃至全球草地贪夜蛾的可持续治理提供理论参考与技术支撑.
"十四五"国家重点研发计划草地贪夜蛾防控策略可持续治理
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保幼激素酸性甲基转移酶(Jhamt)是合成保幼激素(Juvenile hormone,JH)的关键限速酶,在昆虫生长发育过程中发挥重要调控作用.Jhamt在昆虫体内广泛表达,目前Jhamt在果蝇肠道中的功能已有研究,但在其他组织的功能尚不清楚.文章以果蝇为模型,在果蝇脂肪体特异性沉默Jhamt,发现Jhamt沉默导致果蝇幼虫、蛹尺寸均减小,羽化率降低,脂肪体中甘油三酯(TG)水平降低.研究发现,Jhamt沉默后脂肪体活性氧(reactive oxygen species,ROS)积累,丙二醛(MDA)相对质量分数升高.结果表明,果蝇脂肪体合成的Jhamt是其生长发育所必需的,为鉴定Jhamt在其他组织中的功能提供了新思路.
果蝇Jhamt基因活性氧(ROS)脂肪体生长发育
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茉莉素是一类重要的植物激素,在水稻生命周期中发挥多方面调控作用.本文综述了茉莉素在水稻生长发育及抗逆性中的多种功能:在生长发育方面,茉莉素参与种子萌发、幼苗生长、根系发育、叶片衰老、颖花发育和籽粒成熟等过程的调控,并常与其他植物激素协同或拮抗发挥作用;在抗逆性方面,茉莉素广泛参与水稻对生物胁迫(病毒、病原菌和昆虫)和非生物胁迫(盐碱、干旱、高温、低温和重金属)的防御响应.未来结合智能监测技术实现茉莉素的精准施用,并借助基因沉默等分子手段调控其代谢通路,有望减少化学农药使用、助力水稻稳产增产.
水稻茉莉素激素互作生长发育抗逆
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基因条形码技术在盾蚧这类体型微小且形态鉴定特征较少的昆虫鉴定中作用巨大,但传统核酸提取法对样品量要求较高.为解决盾蚧样品量有限及核酸提取污染风险的问题,本研究采用直接聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)试剂,对盾蚧科6 属10 种15 个种群和1 种粉蚧参比种群的线粒体细胞色素氧化酶亚基I(cytochrome c oxidase subunit I,COⅠ)基因片段进行了扩增.结果表明:盾蚧的酒精浸泡样品无法用于直接 PCR 扩增,而新鲜及冷冻样品皆适用于核酸免提取法分子鉴定;经基本局部比对搜索工具(basic local alignment search tool,BLAST)及系统发育树构建,利用扩增的目标条带成功完成了 16 个蚧类种群的种类鉴定.本文还探讨了盾蚧形态鉴定准确性对基因条形码技术应用的影响.
盾蚧直接PCR基因条形码技术鉴定
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鉴于我国当前猪场流行性日本脑炎(JE)防控形势的紧迫性和现有基因Ⅲ型(Genotype Ⅲ,GⅢ)商品化日本脑炎病毒(JEV)疫苗对部分基因Ⅰ型(GenotypeⅠ,GⅠ)JEV流行毒株免疫保护的不确定性,急需研制安全、高效、广谱的新型JEV疫苗.在杆状病毒载体pFastBac Dual多克隆酶切位点插入GⅠJEV的E蛋白基因,构建重组质粒.将测序验证后的阳性重组质粒转化DH10Bac感受态细胞,经蓝白斑筛选后获得重组杆粒,经PCR鉴定成功后将其转染至Sf9昆虫细胞,获得重组杆状病毒rvBacmid-GⅠ-E.连续传代后进行表达纯化,通过SDS-PAGE和Western-blot成功鉴定目的蛋白.小鼠免疫试验表明,接种重组蛋白GⅠ-E后能够显著刺激小鼠产生JEV特异性IgG抗体,并显著提高IL-2、IL-4、TNF-α、IFN-γ等细胞因子水平.本研究为预防JE提供了新的免疫策略和理论参考依据.
日本脑炎病毒杆状病毒表达载体系统亚单位疫苗免疫原性评价
