害虫对杀虫剂的抗性演化已成为制约全球农业可持续发展的关键因素。相较于靶标抗性和代谢抗性,表皮穿透抗性是昆虫对具有触杀作用机制杀虫剂的先期抗性策略,其主要是降低杀虫剂穿透昆虫外表屏障及到达靶标的效率,一方面减少杀虫剂的渗入量,另一方面延长杀虫剂在体内的解毒时间,从而增强抗性效果,常与其他抗性机制协同发挥作用。该文综述表皮介导害虫抗药性机制的最新研究进展,重点关注表皮穿透抗性形成的分子基础、关键调控网络及其进化特征,并对未来研究进行展望,以期为害虫抗药性治理策略制订提供新思路。
为筛选防治由致病疫霉Phytophthora infestans引起的番茄晚疫病的菌种资源,采用平板对峙法从土壤中分离筛选出对致病疫霉拮抗作用较强的菌株,结合形态学、生理生化特征及16S rDNA基因序列分析其分类地位,通过菌丝生长、孢子萌发、盆栽试验等方法对其抑菌作用、抑菌机制和防治效果进行探究。结果表明:共筛选出11株菌株对致病疫霉具有拮抗作用,其中菌株C-21对致病疫霉的菌丝生长抑制率最高,为84.41%;菌株C-21最终被鉴定为链霉菌属Streptomyces的黄灰链霉菌S. flavogriseus;菌株C-21能产生纤维素酶、蛋白酶和淀粉酶等胞外酶;其发酵液能破坏致病疫霉的菌丝形态及细胞膜的完整性,显著抑制致病疫霉孢子囊萌发及释放游动孢子,抑制率分别为69.31%和57.94%;菌株C-21对番茄晚疫病的预防效果和治疗效果分别为43.57%和59.28%。表明菌株C-21对番茄晚疫病的防治效果较好,具有良好的开发应用潜力。
为明确内蒙古自治区(简称内蒙古)大豆田杂草的种类和群落特征,对内蒙古大豆主产区32个样点的杂草种类、群落结构进行全面系统调查,并对其群落多样性和相似性进行分析。结果显示:内蒙古大豆主产区杂草共有21科57属63种,其中菊科杂草有9属14种,禾本科杂草有11属11种,豆科杂草有6属6种,蓼科杂草有5属5种,蔷薇科杂草有3属4种,苋科、旋花科和锦葵科杂草各有3属3种,唇形科杂草有2属2种,车前科、茄科和木贼科等12科杂草各有1属1种。反枝苋Amaranthus retroflexus、稗Echinochloa crus-galli和藜Chenopodium album的相对多度较高,为内蒙古大豆主产区的优势杂草。呼伦贝尔市鄂伦春自治旗大豆主产区杂草物种丰富度指数、Simpson优势度指数和Shannon-Wiener多样性指数均最高,分别为44、0.918和3.030,赤峰市松山区大豆主产区杂草群落的Pielou均匀度指数最高,为0.846。内蒙古7个大豆主产区杂草群落可分为6组,其中赤峰市松山区与通辽市科尔沁区大豆主产区杂草群落聚为一类,结构最相似;而其他5个大豆主产区杂草群落各单独成组。
为明确橘小实蝇Bactrocera dorsalis雌成虫外周感受器的种类、分布和形态结构,采用扫描电子显微镜观察触角(鞭节)、下颚须、喙、足、翅及产卵器上的感受器种类和形状。结果显示:橘小实蝇雌成虫6种器官上主要分布有5种类型感受器,分别为微毛型感受器、毛型感受器、锥形感受器、腔锥形感受器和刺型感受器。微毛型感受器分布于触角、下颚须、喙、足和翅上,其中足上有3种亚型(I~III型),翅上微毛型感受器的长度长于触角、下颚须、喙上的微毛型感受器。毛型感受器分布于触角、喙和产卵器上,触角上的毛型感受器形状明显区别于喙和产卵器上的毛型感受器。锥形感受器分布于触角、下颚须和喙上,其中触角和喙上分别有2种(I型和II型)和3种亚型(I~III型);仅触角和下颚须上的锥形感受器表面分布有小孔。腔锥形感受器分布于触角和产卵器上,产卵器上有2种亚型(I型和II型),其中I型呈对称分布。刺型感受器分布于下颚须、喙、足、翅和产卵器上,形状相似,足上有3种亚型(I~III型)。表明橘小实蝇不同外部器官上的感受器在分布、种类和形态上存在差异,暗示这些感受器可能在不同的生物学功能中发挥作用。
为明确有效防治藜麦灰霉病的药剂,测定12种杀菌剂对藜麦灰霉病菌灰葡萄孢菌Botrytis cinerea的抑制效果和室内毒力,筛选出两种作用位点不同的杀菌剂进行复配,明确复配药剂的最佳体积比和配方,并通过离体叶片试验、室内盆栽试验和大田试验综合测定复配药剂对藜麦灰霉病的防效。结果显示:氟唑菌酰羟胺、嘧菌酯、戊唑醇和吡唑醚菌酯对灰葡萄孢菌的室内毒力均较好,抑制中浓度EC50分别为0.49、0.39、0.09和0.03 μg/mL;选择氟唑菌酰羟胺与戊唑醇进行复配,当氟唑菌酰羟胺与戊唑醇按照4∶6和5∶5体积比复配时,毒性比率分别为1.49和1.37,表现增效作用;当氟唑菌酰羟胺与戊唑醇按照9∶2质量比复配时,增效作用最大,增效系数达2.85;高、中浓度的复配药剂处理后,离体叶片试验的保护防效和治疗防效为94.97%~97.18%,室内盆栽试验的保护防效和治疗防效为71.45%~82.01%,田间防效分别为87.77%和79.91%,均高于其他处理;且高、中浓度的复配药剂处理能显著提高藜麦产量。表明当200 g/L氟唑菌酰羟胺悬浮剂与430 g/L戊唑醇悬浮剂有效成分按质量比9∶2(200 µg/mL氟唑菌酰羟胺+44.4 μg/mL戊唑醇和160 µg/mL氟唑菌酰羟胺+35.6 μg/mL戊唑醇)复配不仅可有效防治藜麦灰霉病,而且能显著增加藜麦产量。
为明确草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda在中国东部地区的迁飞路径和台风黑格比对其迁飞格局的影响机理,基于台风中心位置将其发展阶段分为黑格比发生前和发生时(包括登陆前、登陆时、离境后且其中心位于135° E以西、离境后且其中心位于135° E以东4个发生时期),结合该台风发生前后华东地区草地贪夜蛾成虫种群监测和气象数据,采用中尺度数值WRF模拟、HYSPLIT回推轨迹计算和统计分析等方法分析台风影响草地贪夜蛾迁飞路径的作用机理。结果显示:黑格比台风对草地贪夜蛾逐时迁飞距离及方向有显著影响;与黑格比发生前相比,台风产生的强南风驱动草地贪夜蛾在中国东部形成由南向北的迁飞路径,迁飞速度加大,迁飞方向由西北偏西转至北方;当黑格比中心位于华东内陆时,草地贪夜蛾的整体迁移速度最大,其峰值高达22.93 m/s;迁飞方向的聚集度最高,为0.84。表明台风可促进草地贪夜蛾在中国东部地区的远距离迁移活动,因此要加强台风发生期间草地贪夜蛾的种群监测和早期预警工作,构建区域性综合治理防控体系。
为明确转Cry基因水稻与褐飞虱Nilaparvata lugens抗性之间的关系,通过饲喂添加Cry蛋白的人工饲料筛选出对褐飞虱有杀虫活性的蛋白,并测定该蛋白对褐飞虱的毒力;利用含相应杀虫蛋白的转基因水稻饲喂褐飞虱验证其杀虫活性;利用酶联免疫吸附试验测定不同转Cry基因水稻茎秆中杀虫蛋白浓度和添加不同杀虫蛋白的饲料中杀虫蛋白浓度以及取食上述茎秆和饲料后褐飞虱体内杀虫蛋白的浓度。结果显示:取食含Cry2A、Cry1Ah、Cry1F和Cry1Ba蛋白的人工饲料显著降低了褐飞虱的存活率。Cry1Ah、Cry1F和Cry1Ba蛋白对褐飞虱的LC50分别为95.41、13.89和559.7 mg/L。取食转基因水稻KF6(含Cry1Ac和CpTi基因)、TT51-1(含Cry1Ac/Cry1Ab融合基因)和ZLSAH10(含Cry1Ah基因)对褐飞虱存活率无显著影响,但取食转基因水稻TT51-1的褐飞虱雌成虫体重较对照显著下降。取食含100 mg/L Cry蛋白的人工饲料1 d后,褐飞虱体内就能检测到Cry蛋白,且体内积累量随取食浓度和取食时间的增加而增加。转基因水稻TT51-1和ZLSAH10茎秆中Cry蛋白浓度在3个生育期无显著差异,而转基因水稻KF6茎秆中Cry浓度在3个生育期差异显著。取食不同生育期的转Cry基因水稻15 d后,褐飞虱体内均能检测到Cry蛋白,约为转Cry基因水稻茎秆中的0.1%,但褐飞虱体内Cry蛋白浓度的变化趋势与各生育期转Cry基因水稻内Cry蛋白浓度的变化趋势并不一致。
为系统探究捕食性瓢虫在不同条件下对蚜虫的捕食能力与控害潜力的差异,通过室内试验测定不同蚜虫种群密度、环境温度、瓢虫密度梯度条件下捕食性瓢虫对蚜虫的捕食情况,并利用Holling圆盘方程和干扰与竞争模型对分析结果进行拟合。结果表明:异色瓢虫Harmonia axyridis对棉蚜Aphis gossypii、大豆蚜Aphis glycines、槐蚜Aphis sophoricola以及白杨毛蚜Chaitophorus populeti的捕食功能反应均符合Holling II型,其对白杨毛蚜的捕食能力与控害能力最强,理论日最大捕食量为500.00头,而对槐蚜的控害能力相对最弱,理论日最大捕食量仅为90.91头。异色瓢虫对大豆蚜的捕食能力在21~33 ℃范围内随温度升高而增强,在33 ℃时达到最佳捕食水平,超过该温度后其捕食量下降;且其4龄幼虫对大豆蚜的控害能力均优于雌成虫。异色瓢虫密度的增大导致种内竞争加剧,种群总捕食量虽有上升,但个体平均捕食量随种群密度的增加而显著降低,表明其捕食效率受自身密度的干扰效应制约。与异色瓢虫相较,多异瓢虫Adonia variegata对槐蚜表现出更强的捕食能力,随着槐蚜密度增加,两种瓢虫的寻找效应均呈下降趋势。表明捕食性瓢虫对蚜虫具有较强的捕食潜能,其捕食功能反应及捕食效率受蚜虫种类、温度条件及种内竞争强度等因素影响,并在不同瓢虫种类间存在差异。
为明确放线菌沙阿霉素链霉菌Streptomyces zaomyceticus XFS-4诱导大豆抗大豆胞囊线虫Heterodera glycines的分子机制,以大豆品种黑河43号为材料,经XFS-4发酵液拌种处理再接种大豆胞囊线虫后,采用RNA-seq测序技术解析其在转录水平的变化。结果显示:对4个处理组的大豆根部样本进行HiSeqTM 2500测序,获得78.66 Gb的数据,共得到1 633个差异表达基因。GO功能富集分析发现,沙阿霉素链霉菌XFS-4处理组的差异表达基因在含氮化合物代谢调控、大分子代谢调控和氧化还原酶活性功能上特异性富集;KEGG通路富集分析显示,沙阿霉素链霉菌XFS-4处理组和对照组的差异表达基因分别定位到95个和102个代谢途径分支,其中,阿霉素链霉菌处理组的差异表达基因在淀粉和蔗糖代谢通路、植物-病原物互作通路、辅酶因子生物合成通路显著富集。表明沙阿霉素链霉菌XFS-4可能通过影响这些代谢通路和生物过程来诱导大豆对大豆胞囊线虫产生抗性。
为明确细小果胶杆菌Pectobacterium parvum对媒介昆虫黑腹果蝇Drosophila melanogaster的适应性,通过人工饲喂方式对黑腹果蝇回补细小果胶杆菌,结合实时荧光定量PCR技术比较细小果胶杆菌与其近缘种在黑腹果蝇体内的定殖存活能力。结果显示:人工饲喂黑腹果蝇含菌葡萄糖液后7 d内,细小果胶杆菌在黑腹果蝇体内的定殖能力与巴西果胶杆菌P. brasiliense相当,相对含菌量达到8.00,明显高于帕曼氏果胶杆菌P. parmentieri、极地果胶杆菌P. polaris和波兰果胶杆菌P. polonicum的定殖能力;且细小果胶杆菌可经黑腹果蝇卵实现高效垂直传播,其传播效率显著高于其他近缘种,在第2代幼虫体内的相对含菌量达8.44,远高于其余果胶杆菌的相对含菌量;此外,细小果胶杆菌可显著抑制黑腹果蝇免疫缺陷Imd通路关键基因PGRP-LE和Relish的表达,而极地果胶杆菌则显著诱导了这些基因的表达。表明细小果胶杆菌对黑腹果蝇宿主的适应性显著强于近缘种,这与其较强的体内定殖能力与高效的经卵垂直传播能力以及对宿主Imd免疫通路关键基因的显著抑制作用密切相关。