为阐明小麦条锈菌Puccinia striiformis f. sp. tritici生理小种CYR34的解毒代谢与环境适应机制,基于其基因序列文件及GFF3注释文件鉴定谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)家族基因成员,对其进行蛋白理化性质、染色体定位、系统发育及启动子顺式作用元件等生物信息学分析,并通过实时荧光定量PCR技术分析GST基因家族在夏孢子萌发及侵染寄主过程中的时序表达模式。结果显示:在小麦条锈菌生理小种CYR34中共鉴定到6个GST基因(GST1~GST6),其编码蛋白长度介于187~207 aa之间,均含有GST家族相关保守结构域,并分布在3条染色体上。启动子区共检测到26类顺式作用元件。在夏孢子萌发过程中,GST1、GST3、GST4、GST5和GST6基因均在24 h达到较高水平,其中GST5基因上调幅度最大,为对照的9.04倍。在CYR34侵染小麦过程中,GST4和GST6基因的表达量整体呈上调趋势,其中GST4基因在侵染48 h时表达量最高,为对照的3.14倍。表明小麦条锈菌生理小种CYR34中GST基因可能参与夏孢子萌发及侵染过程中的环境适应与解毒代谢调控。
蓝莓Vaccinium spp.因高经济价值和营养价值在国内外被广泛种植,其真菌性病害是制约蓝莓产业发展的主要生物胁迫因素。目前蓝莓上已报道发生的真菌病害多达20余种,严重制约该产业发展。该文系统综述了枝枯病、溃疡病、根腐病、叶斑病、炭疽病、白粉病、灰霉病和果腐病等主要蓝莓真菌性病害的病原菌种类与分布、典型症状及为害程度,这些病害发生严重时可导致的产量损失为20%~85%,病原真菌多样性高,涵盖间座壳属Diaporthe、镰孢属Fusarium、新壳梭孢属Neofusicoccum、拟盘多毛孢属Pestalotiopsis、疫霉属Phytophthora、刺盘孢属Colletotrichum和链格孢属Alternaria等20余属的150多种。同时总结了上述病原菌的主要传播途径,并提出了栽培措施、化学防治和生物防治等方面的病害综合管理策略。此外,分析明确了当前蓝莓真菌性病害研究在病原学、病害流行学及抗性育种等方面存在不足,提出未来工作应加强病害的病原学与流行规律研究,选育高产优质抗病新品种,并推广以农业和生物措施为核心的绿色防控技术,从而为中国蓝莓产业的健康发展提供理论支撑与实践指导。
为明确美国白蛾Hyphantria cunea调控细胞能量代谢的V型质子ATP酶催化亚基A(V-type proton ATPase catalytic subunit A,V-ATPase A)基因HcV-ATPase A与自噬相关基因(autophagy-related gene,Atg)HcAtg8的级联效应,采用PCR技术克隆HcAtg8基因,分析该基因的生物学信息及系统进化关系,利用原核表达系统体外表达HcAtg8,并进行Western blot检测,通过实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR, qRT-PCR)技术分析美国白蛾不同龄期及不同肠道部位中HcAtg8基因的表达情况,以及沉默HcV-ATPase A后中肠自噬相关组织的病理学变化及HcAtg8基因的表达情况。结果显示:克隆得到的美国白蛾自噬基因HcAtg8编码区为354 bp,编码117个氨基酸,HcAtg8蛋白和家蚕Bombyx mori BmAtg8聚在一个分支,亲缘关系较近。构建得到pMAL-c2X-HcAtg8重组表达质粒,体外原核表达得到大小为56.4 kD的HcAtg8蛋白,诱导8 h后表达量最高。美国白蛾HcAtg8基因在不同龄期和不同肠道部位均有表达,在蛹中和中肠的表达量最高。沉默HcV-ATPase A后,处理组自噬溶酶体数量为11.0个,显著高于对照组的3.5个,自噬溶酶体数量上调3.1倍,处理组脂滴数量为73.8个,显著高于对照组的12.5个,脂滴数量上调5.9倍;沉默HcV-ATPase A后溶酶体酸性环境改变,导致自噬小体及相关代谢产物积累;qRT-PCR结果显示自噬相关基因HcAtg8在24 h时的表达量为对照的6.1倍,在48 h时表达量最高,为对照的375.2倍;在72 h时该基因表达量降低,为对照的2.5倍,与组织切片的结果相符。表明通过沉默HcV-ATPase A导致了HcAtg8的高表达以及自噬小体和脂滴的积累,破坏了中肠细胞的稳态,导致细胞功能障碍或者死亡。
为明确保幼激素合成关键酶——法尼基焦磷酸合成酶(farnesyl pyrophosphate synthase,FPPS)作为害螨RNA干扰防控靶标的可行性,通过dsRNAEngineer在线平台设计FPPS的dsRNA(dsFPPS),采用注射法测定其对农业重要害螨二斑叶螨Tetranychus urticae和伊氏叶螨Tetranychus evansi的生物活性,采用实时荧光定量PCR技术检测注射dsFPPS 后害螨体内FPPS的表达水平,并通过饲喂法和注射法分别评价其对非靶标生物加州新小绥螨Neoseiulus californicus和异色瓢虫Harmonia axyridis的安全性。结果显示:注射dsFPPS后,二斑叶螨和伊氏叶螨体内FPPS的表达量分别显著降低了91.80%和83.09%;两种叶螨后若螨均无法正常蜕皮而死亡,死亡率分别为76.97%和84.32%。饲喂或注射dsFPPS后加州新小绥螨和异色瓢虫均发育正常,证明其对天敌生物无显著影响。表明dsFPPS对害螨具有高效致死性且对非靶标生物安全,FPPS基因可作为叶螨RNA干扰防控的理想靶标,具有开发为新型绿色杀螨剂的潜力。
马铃薯Solanum tuberosum是我国重要的粮食作物,其安全生产受晚疫病、早疫病、黑痣病、黑胫病、蛴螬、蚜虫及杂草等有害生物的严重威胁,因此,科学合理使用农药对于有效保障马铃薯的产量与品质具有重要意义。截至2025年3月20日,我国登记用于马铃薯的农药产品共804个,其中杀菌剂497个,除草剂128个,杀虫剂109个,以及植物生长调节剂70个。该文通过分析马铃薯农药登记现状,讨论现存问题,并提出优化建议,以期为马铃薯病虫害防治、农药合理使用及产业可持续发展提供有力支撑。
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。
摩洛哥戟纹蝗Dociostaurus maroccanus是全球最具破坏性的植食性害虫之一。该文重点阐述摩洛哥戟纹蝗在中国的入侵现状,并从入侵地生境特征、环境条件及生物学习性3个维度综合分析其潜在风险,并结合《中国生物安全法》和现行防控实践,提出针对性防控对策与建议,以期为中国摩洛哥戟纹蝗的早期预警与科学防控提供理论参考与决策依据。
为解析宁波市二化螟Chilo suppressalis不同地理种群的遗传结构以及种群间亲缘关系,对8个二化螟种群(6个宁波市地理种群、1个北京种群和1个杭州种群)的37个样品进行全基因组重测序,鉴定基因组间遗传变异,并进行种群遗传结构、基因组选择性清除、遗传多样性、历史有效种群大小等种群遗传学分析。结果显示:在37个二化螟个体基因组中共鉴定到42 149 215个单核苷酸多态性和11 912 812个插入缺失,这些变异均主要分布在基因间和基因内含子区域。在宁波市6个二化螟种群中,鄞州、余姚、海曙种群的亲缘关系较近,象山种群与宁波市其他5个种群的亲缘关系最远,并表现出中度的遗传分化。二化螟象山种群基因组选择性清除区域内的基因显著富集在黑色素生成、昼夜节律夹带等7个信号通路。在宁波市各种群中,海曙种群和鄞州种群的核苷酸多样性较高,象山种群和奉化种群的核苷酸多样性较低。宁波市二化螟种群在3 000年前—1 000年前左右经历了快速收缩,随后种群规模快速增加。
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。