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大黑粉盗与赤拟谷盗和锈赤扁谷盗对磷化氢的耐受力比较研究

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中国粮油学报 2024年第4期39卷 9-16页

作者：雷雨昊王殿轩赵超徐皓琦唐培安河南工业大学粮食和物资储备学院国家粮食产业(仓储害虫防控)技术创新中心粮食储运国家工程研究中心郑州450001 江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心南京210023

潜在危害的储粮害虫大黑粉盗Cynaeus angustus研究缺乏,掌握其磷化氢耐受力有助于科学治理。采用快速击倒和FAO推荐方法测定了磷化氢对大黑粉盗的KT_(50)值和毒力方程,并与赤拟谷盗Tribolium castaneum和锈赤扁谷盗Cryptolestes ferrugi... 详细信息

潜在危害的储粮害虫大黑粉盗Cynaeus angustus研究缺乏,掌握其磷化氢耐受力有助于科学治理。采用快速击倒和FAO推荐方法测定了磷化氢对大黑粉盗的KT_(50)值和毒力方程,并与赤拟谷盗Tribolium castaneum和锈赤扁谷盗Cryptolestes ferrugineus进行了比较,测定了100、200、300、400、500 mL/m^(3)磷化氢体积分数下3种害虫卵、幼虫、蛹和成虫不同时间的死亡率。磷化氢对大黑粉盗、赤拟谷盗和锈赤扁谷盗的KT 50值分别为7、127、3736 min,相应毒力方程斜率值(b)为3.67、8.28和9.94,相应LC 50值为0.008、1.34和5.88 mg/L。不同害虫虫态在100~500 mL/m^(3)下的半数致死时间LT 50值于大黑粉盗卵为4~2 h、幼虫4~1 h、蛹4~1 h、成虫3~1 h,于赤拟谷盗为卵12~5 d、幼虫11~5 d、蛹13~7 d、成虫10~4 d,于锈赤扁谷盗为卵28~13 d、幼虫为18~9 d,蛹26~11 d,成虫17~9 d。相应的完全致死时间(LT_(100))于大黑粉盗卵为21~6 h、幼虫8~3 h、蛹9~6 h、成虫5~3 h,于赤拟谷盗卵为21~18 d、幼虫21~15 d、蛹27~18 d、成虫21~12 d,于锈赤扁谷盗卵为54~30 d、幼虫42~30 d、蛹48~30 d、成虫36~25 d。所测大黑粉盗为磷化氢敏感品系,其各虫态对磷化氢的耐受力为卵>蛹>幼虫>成虫,其耐受力远小于赤拟谷盗和锈赤扁谷盗磷化氢抗性品系。

关键词：大黑粉盗赤拟谷盗锈赤扁谷盗磷化氢耐受力比较

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转录组学在储粮害虫研究中的进展

中国粮油学报 2024年第4期39卷 1-8页

作者：孙晟源王康旭陈二虎唐培安南京财经大学食品科学与工程学院江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心南京210023

转录组测序技术能将组织或细胞在不同生理条件下的差异基因量化,是探索基因功能和揭示特定生物学过程中分子机理的必要手段。储粮害虫是严重危害储藏粮食的一类害虫,从转录组水平揭示储粮害虫生长发育、关键基因功能、抗药性分子机制等... 详细信息

转录组测序技术能将组织或细胞在不同生理条件下的差异基因量化,是探索基因功能和揭示特定生物学过程中分子机理的必要手段。储粮害虫是严重危害储藏粮食的一类害虫,从转录组水平揭示储粮害虫生长发育、关键基因功能、抗药性分子机制等成为研究热点,促进了对储粮害虫特别是无参考基因组信息的害虫的研究。因此,本文从生长发育相关基因的挖掘、组织特异性基因、与微生物互作机制、对环境胁迫的响应机制、磷化氢抗性机理和植物精油杀虫机理等方面综述了转录组学在储粮害虫研究中的应用,旨在为储粮害虫的深入研究和储粮害虫防治技术的开发提供参考。

关键词：储粮害虫转录组 RNA-seq 害虫防治

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赤拟谷盗气门的超微结构研究

中国粮油学报 2024年

作者：孙德宏孙晟源杨宁陈二虎唐培安南京财经大学食品科学与工程学院江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心

气门是昆虫气管在体壁的开口，昆虫通过调节气门的开闭结构来完成气体交换，然而储粮害虫气门超微结构尚不清楚。本文利用扫描电镜对赤拟谷盗成虫和幼虫气门的超微结构进行观察。结果表明，赤拟谷盗成虫共有6对气门，胸部1对，腹部5对... 详细信息

气门是昆虫气管在体壁的开口，昆虫通过调节气门的开闭结构来完成气体交换，然而储粮害虫气门超微结构尚不清楚。本文利用扫描电镜对赤拟谷盗成虫和幼虫气门的超微结构进行观察。结果表明，赤拟谷盗成虫共有6对气门，胸部1对，腹部5对，属多气门型，气门类型为内闭式气门；气门因其分布不同外面观呈不同形状，胸部气门外面观呈椭圆形，腹部1～3节呈圆形，腹部4～5节呈长椭圆形；胸部气门最大，腹部第1节气门最小；气门的过滤结构呈蜂巢状，分布密集且整齐排列，连接处有尖刺状凸起；气门外围体壁光滑，无疏水状结构；赤拟谷盗幼虫体表着生少量毛状物，共有9对气门，胸部1对，腹部8对，分布于体壁两侧；气门类型为内闭式气门；幼虫气门无形态上的差异，均呈圆形；幼虫胸部气门最大，其余8对气门大小无明显差异；气门的过滤结构外面观簇生，呈尖刺状，分支较少，多数顶端呈二歧分枝，表面光滑。赤拟谷盗主要生活在粉屑等环境中，成虫气门有坚硬的鞘翅遮挡，幼虫体壁光滑，气门裸露，因此成虫气门筛板数量少于幼虫。本研究对赤拟谷盗成虫和幼虫气门的分布、形态、大小及气门的过滤结构等进行研究描述，为防治赤拟谷盗等鞘翅目储粮害虫提供理论依据。

关键词：赤拟谷盗气门超微结构扫描电镜

锈赤扁谷盗磷化氢不同抗性品系的发育历期与生命表参数研究

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中国粮油学报 2024年

作者：雷晓冬王殿轩张蒙董啸远窦一航唐培安陈二虎河南工业大学粮食和物资储备学院国家粮食产业(仓储害虫防控)技术创新中心粮食储运国家工程研究中心江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心

磷化氢强抗性害虫的环境适应力变化影响其防治和抗性治理，明确锈赤扁谷盗Cryptolestes ferrugineus(Stephens)磷化氢抗性品系的生长发育与生命表参数变化对延长磷化氢使用寿命和有效防治这一难以控制的害虫具有重要意义。参照联合国粮... 详细信息

磷化氢强抗性害虫的环境适应力变化影响其防治和抗性治理，明确锈赤扁谷盗Cryptolestes ferrugineus(Stephens)磷化氢抗性品系的生长发育与生命表参数变化对延长磷化氢使用寿命和有效防治这一难以控制的害虫具有重要意义。参照联合国粮农组织(FAO)推荐的储粮害虫磷化氢抗性测定方法，对来自广东广州市、中山市和加拿大温尼伯市的锈赤扁谷盗不同品系进行了磷化氢抗性测定，研究了30℃、70% RH条件下锈赤扁谷盗磷化氢强抗性品系和敏感参考品系的虫期及世代发育历期、雌雄成虫寿命、单雌产卵量、种群趋势指数等。采于广州的锈赤扁谷盗GZCF1461品系磷化氢抗性系数为1461倍，来自中山的锈赤扁谷盗ZSCF267品系抗性系数为267倍，来自温尼伯的锈赤扁谷盗WNCF3品系抗性系数为3倍(参考品系)，所测锈赤扁谷盗品系间磷化氢抗性差异极显著。超强抗性GZCF1461、强抗性ZSCF267和敏感参考WNCF3品系的锈赤扁谷盗在卵期、1～3龄幼虫龄期和蛹期上差异不明显，其4龄幼虫期差异显著且导致所测锈赤扁谷盗不同品系的幼虫总历期相应为20 d、19 d和18 d。超强抗性GZCF1461、强抗性ZSCF267和敏感WNCF3品系相应的世代发育历期为28 d、27 d和26 d，雌成虫寿命为124 d、133 d和141 d，雄成虫寿命为106 d、112 d和120 d，单雌平均产卵量为113粒、116粒和129粒，种群趋势指数为11.21、17.33和25.73。超强抗性、强抗性和敏感品系的锈赤扁谷盗幼虫期及世代发育历期略有差异，雌成虫与雄成虫寿命、单雌平均产卵量、种群趋势指数随抗性增强相应缩短或减小。锈赤扁谷盗磷化氢抗性的适合度代价主要表现在成虫寿命缩短、产卵量减少、种群趋势指数降低等。

关键词：磷化氢抗性锈赤扁谷盗发育历期生命表

线粒体编码基因Nad5、Nad6和Atp6参与锈赤扁谷盗磷化氢抗性形成

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中国农业科学 2024年第9期57卷 1722-1733页

作者：陈二虎袁国庆陈艳陈梦秋孙晟源唐培安南京财经大学食品科学与工程学院/江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心/江苏高校粮油质量安全控制及深加工重点实验室

【背景】锈赤扁谷盗（Cryptolestes ferrugineus）是重要储粮害虫，其对磷化氢（phosphine）抗性问题尤为突出。线粒体是生物体的重要细胞器，是昆虫进行呼吸代谢反应的核心场所，其中线粒体编码基因参与调节昆虫呼吸速率、能量代谢以... 详细信息

【背景】锈赤扁谷盗（Cryptolestes ferrugineus）是重要储粮害虫，其对磷化氢（phosphine）抗性问题尤为突出。线粒体是生物体的重要细胞器，是昆虫进行呼吸代谢反应的核心场所，其中线粒体编码基因参与调节昆虫呼吸速率、能量代谢以及细胞信号转导等生理过程。【目的】明确线粒体编码基因在锈赤扁谷盗磷化氢抗性形成过程中的作用。【方法】通过CO2检测仪测定锈赤扁谷盗不同磷化氢抗性种群试虫的呼吸速率；利用RT-qPCR技术解析线粒体编码基因在磷化氢抗性水平和呼吸速率均差异最大的锈赤扁谷盗太仓和上海种群试虫中的表达模式，并进行线粒体复合体I和V的活性测定；通过RT-qPCR技术研究关键线粒体编码基因Nad5、Nad6和Atp6对磷化氢胁迫响应的表达模式以及胁迫后线粒体复合体I和V的活性变化。利用RNA干扰（RNA interference,RNAi）技术沉默锈赤扁谷盗线粒体编码基因Nad5、Nad6和Atp6，同时分析上述基因被有效沉默后试虫呼吸速率和磷化氢敏感性变化情况。【结果】锈赤扁谷盗呼吸速率与磷化氢抗性水平呈负相关关系，即害虫呼吸速率均随磷化氢抗性倍数增加而显著下降。RT-qPCR结果表明线粒体编码基因在锈赤扁谷盗磷化氢极高抗种群（太仓种群，RR=1 906.8）表达量显著低于相对敏感种群（上海种群，RR=1.4），且线粒体复合体I和V的酶活性与线粒体基因表达模式相一致。锈赤扁谷盗经磷化氢熏蒸胁迫后，关键线粒体编码基因Nad5、Nad6和Atp6被显著抑制，线粒体复合体I和V的酶活性均显著降低。注射dsRNA有效沉默关键线粒体编码基因Nad5、Nad6和Atp6后，锈赤扁谷盗呼吸速率显著降低，磷化氢敏感性显著下降。【结论】线粒体编码基因参与锈赤扁谷盗磷化氢抗性形成。

关键词：锈赤扁谷盗储粮害虫磷化氢抗性线粒体 RNA干扰

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谷蠹气门的超微结构研究

中国粮油学报 2024年第8期39卷 52-59页

作者：杨宁孙晟源孙德宏陈二虎唐培安南京财经大学食品科学与工程学院江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心南京 210023

昆虫气门位于体壁的一个凹陷内,由体壁特化而成,是昆虫气管系统与外界相关联的门户,然而针对储粮害虫气门的超微结构研究还鲜有报道.利用扫描电子显微镜,观察了谷蠹末龄幼虫和成虫气门的分布和形态结构,研究结果表明,谷蠹幼虫体表共有9... 详细信息

昆虫气门位于体壁的一个凹陷内,由体壁特化而成,是昆虫气管系统与外界相关联的门户,然而针对储粮害虫气门的超微结构研究还鲜有报道.利用扫描电子显微镜,观察了谷蠹末龄幼虫和成虫气门的分布和形态结构,研究结果表明,谷蠹幼虫体表共有9对气门,前胸1对,腹部8对,气门位于背部两侧,每对气门均为有效气门,属于多气门型,且均为内闭式气门,胸部气门明显大于腹部气门,前胸气门长轴直径为(13.23±1.25)μm,腹部1～8节气门长轴直径在5.38～10.89 μm之间.其胸部和腹部气门外观均呈不规则圆形,气门内部的筛板呈尖刺状;成虫共有6对气门,胸部2对,腹部4对,中胸和后胸的侧膜以及腹部1～4节侧膜上各1对气门,均为内闭式气门,气门从胸部到腹部逐渐变小,中胸气门长轴直径为(19.09±2.00)μm,腹部各节气门长轴直径在11.04～17.78 μm之间,但腹部第3节除外,其气门长轴直径大小为(15.13±1.28)μm,与腹部第1节相似,胸部气门和腹部1～3节气门外观呈半圆形,腹部第4节气门呈长椭圆形,筛板呈褶皱状.本研究获得了重要储粮害虫谷蠹幼虫和成虫气门的超微结构,初步解析了谷蠹2种虫态的气门结构特征,为进一步开展气门与谷蠹的呼吸活动、能量代谢、磷化氢抗性以及低氧气调耐受性等研究提供参考,同时也丰富鞘翅目昆虫气门结构数据库.

关键词：谷蠹扫描电镜气门结构

环境胁迫对锈赤扁谷盗呼吸速率及线粒体编码基因表达水平的影响

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中国农业科学 2023年第24期56卷 4866-4879页

作者：陈二虎袁国庆孙晟源唐培安南京财经大学食品科学与工程学院/江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心/江苏高校粮油质量安全控制及深加工重点实验室

【背景】线粒体是生物体内一种重要细胞器，是细胞消耗氧和产生能量物质三磷酸腺苷(ATP)的主要场所，在生物体抵抗逆境过程中发挥重要作用。锈赤扁谷盗(Cryptolestes ferrugineus)是一种世界性储粮害虫，具有极强的环境适应性。【目的... 详细信息

【背景】线粒体是生物体内一种重要细胞器，是细胞消耗氧和产生能量物质三磷酸腺苷(ATP)的主要场所，在生物体抵抗逆境过程中发挥重要作用。锈赤扁谷盗(Cryptolestes ferrugineus)是一种世界性储粮害虫，具有极强的环境适应性。【目的】分析锈赤扁谷盗呼吸速率及线粒体编码基因对不同环境胁迫的响应，探究线粒体在锈赤扁谷盗抗逆境胁迫中的应激反应。【方法】根据锈赤扁谷盗线粒体基因组数据鉴定获得线粒体编码基因，并设计相应实时荧光定量PCR(RT-qPCR)引物。通过生物测定方法得出锈赤扁谷盗对熏蒸剂(甲酸乙酯)、植物源杀虫剂(鱼藤酮)和储粮保护剂(阿维菌素)的毒力回归方程及LC30，并用该浓度对试虫进行后续药剂胁迫处理。利用RT-qPCR技术解析锈赤扁谷盗线粒体编码基因的时空(不同发育阶段和幼虫不同组织)表达模式。最后，使用CO2检测仪和RT-qPCR技术研究锈赤扁谷盗在高温(35和40℃)、甲酸乙酯、鱼藤酮、阿维菌素、饥饿等逆境胁迫下呼吸速率的变化以及线粒体编码基因的表达模式。【结果】共设计12个线粒体编码基因(除nad6)的定量引物。RT-qPCR结果显示这些线粒体编码基因在3龄幼虫阶段均具有较高表达水平，且线粒体基因在3龄幼虫马氏管中特异性高表达。此外，高温胁迫下锈赤扁谷盗呼吸速率呈现显著上升趋势，线粒体编码基因nad2、cytb及cox2表达水平显著上升，而nad4、nad4L、cox3及atp6则呈现显著下调趋势。甲酸乙酯熏蒸胁迫下锈赤扁谷盗呼吸速率显著降低，12个线粒体编码基因均显著下调表达，其中nad4L和nad5的表达水平仅为对照组的3.48%和1.91%。鱼藤酮和阿维菌素胁迫下锈赤扁谷盗呼吸速率均显著降低，且除cox2外的线粒体编码基因表达量均显著下调。饥饿胁迫下锈赤扁谷盗呼吸速率显著降低，且随着胁迫时间增加，线粒体编码基因表达水平下调愈加显著。【结论】锈赤扁谷盗呼吸代谢速率以及线粒体编码基因表达水平在不同逆境条件下均发生显著变化，暗示线粒体在锈赤扁谷盗适应高温、药剂和饥饿胁迫过程中发挥重要作用。

关键词：锈赤扁谷盗环境胁迫呼吸速率线粒体编码基因

赤拟谷盗、锯谷盗及锈赤扁谷盗幼虫对不同气味源的行为选择研究

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河南工业大学学报（自然科学版） 2023年第3期44卷 98-103,119页

作者：吕建华杨晓柯陈益锋唐培安河南工业大学粮油食品学院粮食储藏安全河南省协同创新中心河南郑州450001 南京财经大学食品科学与工程学院江苏南京210023

幼虫是储粮害虫危害粮食的重要虫态,运用食物引诱剂及时监测幼虫发生是实现储粮害虫高效防治的重要措施。在实验室条件下分别测定3种主要储粮害虫(赤拟谷盗、锯谷盗及锈赤扁谷盗)幼虫对10种食物、2种化合物气味源的行为选择性,进而筛选... 详细信息

幼虫是储粮害虫危害粮食的重要虫态,运用食物引诱剂及时监测幼虫发生是实现储粮害虫高效防治的重要措施。在实验室条件下分别测定3种主要储粮害虫(赤拟谷盗、锯谷盗及锈赤扁谷盗)幼虫对10种食物、2种化合物气味源的行为选择性,进而筛选出每种试验昆虫最佳的诱集物配比组合。结果表明:在测试样品中,对赤拟谷盗诱集效果最好的诱集物是食物组合(V(芝麻油)∶V(熟豆油)∶V(四氯化碳)=1∶2∶3),诱集系数最高可达70.0%;对锯谷盗诱集效果最好的诱集物是葵花籽油,诱集系数可达45.0%;对锈赤扁谷盗诱集效果最好的诱集物是菜籽油,诱集系数可达40.0%。菜籽油、酒曲对3种储粮害虫幼虫均表现较强的诱集效果,菜籽油的诱集效果为赤拟谷盗>锈赤扁谷盗>锯谷盗,酒曲的诱集效果为赤拟谷盗>锯谷盗>锈赤扁谷盗。研究结果为有效监测赤拟谷盗、锯谷盗和锈赤扁谷盗幼虫发生情况,科学实施储粮害虫生态防治提供理论和技术支持。

关键词：赤拟谷盗锯谷盗锈赤扁谷盗食物引诱剂气味源

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表皮蛋白基因参与锈赤扁谷盗磷化氢抗性形成

中国农业科学 2023年第9期56卷 1696-1707页

作者：陈二虎沈丹蓉杜文蔚孟宏杰唐培安南京财经大学食品科学与工程学院/江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心/江苏高校粮油质量安全控制及深加工重点实验室

【目的】作为昆虫表皮重要的结构物质，表皮蛋白（cuticle protein,CP）在昆虫对农药表皮穿透抗性形成过程中承担重要作用。锈赤扁谷盗（Cryptolestes ferrugineus）磷化氢抗性问题日益突出，论文旨在揭示表皮蛋白基因在该害虫磷化氢抗... 详细信息

【目的】作为昆虫表皮重要的结构物质，表皮蛋白（cuticle protein,CP）在昆虫对农药表皮穿透抗性形成过程中承担重要作用。锈赤扁谷盗（Cryptolestes ferrugineus）磷化氢抗性问题日益突出，论文旨在揭示表皮蛋白基因在该害虫磷化氢抗性形成过程中的作用。【方法】基于联合国粮农组织（FAO）推荐的生物测定方法解析5个地理种群（张家港、湘阴、淮安、怀化和太仓种群)锈赤扁谷盗磷化氢敏感性差异。首先通过锈赤扁谷盗转录组数据鉴定获得4个表皮蛋白基因，进而构建系统发育树，并对相应氨基酸序列进行分析。利用基因定量技术（RT-qPCR）解析上述4个锈赤扁谷盗表皮蛋白基因时空（不同发育阶段和成虫不同组织）和不同磷化氢抗性水平下的表达模式，以及表皮蛋白基因对磷化氢胁迫响应的表达模式。使用RNAi(RNA interference)技术对特定的表皮蛋白基因（CfRR2-1）进行沉默，并研究CfRR2-1被有效沉默后锈赤扁谷盗磷化氢敏感性变化情况。【结果】磷化氢敏感性测定结果显示，不同地理种群锈赤扁谷盗磷化氢敏感性水平差异显著，药剂抗性倍数（RR）范围为7.2—1 906.8。系统发育分析显示锈赤扁谷盗4个表皮蛋白均隶属于CPR家族RR2亚家族，且它们氨基酸序列都拥有RR2型几丁质结合域，将其分别命名为CfRR2-1、CfRR2-2、CfRR2-3和CfRR2-4。基因表达模式分析显示4个表皮蛋白基因均在锈赤扁谷盗蛹期特异性高表达，且在成虫外周组织中表达水平较高；此外，表皮蛋白基因均在磷化氢极高抗种群中（太仓种群，RR=1 906.8）显著高表达，且锈赤扁谷盗经磷化氢熏蒸胁迫后，表皮蛋白基因可被显著诱导表达。最后，选择CfRR2-1进行功能验证，注射dsRNA干扰极高抗种群（TC）CfRR2-1的表达后，导致锈赤扁谷盗对磷化氢抗性水平显著降低。【结论】表皮蛋白基因过表达参与锈赤扁谷盗磷化氢抗性形成。

关键词：锈赤扁谷盗磷化氢抗性表皮蛋白 RNA干扰