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白蚁触角感觉结构、电生理学及功能研究进展

昆虫学报 2023年 1-11页

作者：付丙鲜余雨停韦益健潘程远张大羽祝增荣洁洁城市管理有限公司浙江农林大学现代农学院浙江大学农业与生物技术学院昆虫科学研究所

白蚁发生于几亿年前,其历史悠久,分布广泛,在我国及世界范围内造成重大经济损失。白蚁营隐蔽的穴居生活,给防治带来很大困难,长期化学防治白蚁也造成了诸多社会及环境问题。触角是昆虫重要的感觉附肢,对于真社会性且单眼与复眼大多退化... 详细信息

白蚁发生于几亿年前,其历史悠久,分布广泛,在我国及世界范围内造成重大经济损失。白蚁营隐蔽的穴居生活,给防治带来很大困难,长期化学防治白蚁也造成了诸多社会及环境问题。触角是昆虫重要的感觉附肢,对于真社会性且单眼与复眼大多退化消失的非生殖型白蚁而言,触角对于其识别多样的种内/种间交流信号及外界环境信息尤为重要。本文综述了白蚁触角感觉结构、电生理学及行为功能研究的系列进展,以期为研发新型环保的白蚁调控策略提供参考。白蚁触角感器的解剖学研究经历了关注感器外部表观形态、内部超微结构及神经支配、由形态场效应所产生的感器分布和丰度以及通过形态场表现推论其品级差异的几个阶段。比较形态学研究认为白蚁触角的嗅觉形态与其生殖分工有关:与工蚁和兵蚁相比,雌蚁和雄蚁的触角更长、感觉器官数量更多,生殖蚁和非生殖蚁之间感觉器官的数量组成有所不同,但在雌蚁和雄蚁之间或工蚁和兵蚁之间几乎没有差异。关于白蚁的触角电位研究,涉及白蚁驱避剂、引诱剂、信息素、真菌、湿度变化等多个方面,拓展了人们对于白蚁触角感知的了解。气相色谱-触角电位联用技术(gas chromatography-electroantennographic detection,GC-EAD)与气相色谱-质谱联用仪(gas chromatograph-mass spectrometer,GC-MS)相结合,检测及鉴定出系列能引起白蚁触角反应的化学成分,包括表皮碳氢化合物、跟踪信息素、性信息素、告警信息素、蚁后信息素以及植物挥发物等。另外,单感器记录也证实白蚁触角上存在嗅觉受体。鉴于电生理技术对白蚁触角感知的更多了解,行为学和分子生物学研究进一步证实了白蚁触角的各种行为功能,包括触角在觅食、取食、梳理清洁、同巢及异巢个体识别、皇室识别、尸体识别、检测环境湿度变化中的作用等,并开展了更深层次的作用机制研究。

关键词：白蚁触角感器超微结构神经支配电生理反应行为学功能

白蚁活动对中亚热带次生林和人工林的危害差异

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生物多样性 2022年第3期30卷 36-44页

作者：王定一倪祥银岳楷张潇月康自佳朱玲吴福忠福建师范大学福建省植物生理生态重点实验室福州350007 福建师范大学地理科学学院福州350007 福建师范大学湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福州350007

中亚热带地区是中国南方重要的木材生产基地,大量的地带性常绿阔叶林被转换成以杉木(Cunninghamia lanceolata)为代表的人工林。白蚁是森林中最主要的社会性昆虫之一,其取食行为既对森林类型转换后林中的树木产生危害,也对林间枯枝落叶... 详细信息

中亚热带地区是中国南方重要的木材生产基地,大量的地带性常绿阔叶林被转换成以杉木(Cunninghamia lanceolata)为代表的人工林。白蚁是森林中最主要的社会性昆虫之一,其取食行为既对森林类型转换后林中的树木产生危害,也对林间枯枝落叶的分解具有十分重要的意义,但对二者缺乏统一的认识。本文以中亚热带典型的米槠(Castanopsis carlesii)次生林、米槠人工林和杉木人工林为研究对象,调查了不同林分白蚁的活动特点及其范围。结果表明,米槠次生林与杉木、米槠人工林中均普遍存在白蚁取食现象,但白蚁对次生林的取食高度和面积均远低于人工林。白蚁对生物多样性较高的米槠次生林树干韧皮部的取食面积仅分别为米槠人工林的1.65%和杉木人工林的0.59‰,取食高度的11.1%和1.2%。同时,白蚁对杉木韧皮部的取食显著大于米槠,对杉木的取食面积和高度分别是米槠的27.7倍和9.2倍。每隔0.5 m为一个统计区间,白蚁对杉木树干2 m以下韧皮部取食面积比例由低往高为4:3:2:1,对米槠1 m以下高度部位的取食面积比为99:1。此外,白蚁对次生林地表覆盖的凋落枝和凋落叶的平均取食面积分别为51.7%和46.1%,而人工林对应均值分别为17.5%和29.4%,均表现为次生林高于人工林。这些结果表明白蚁对生物多样性较高的次生林危害小于杉木人工林,且在人工林中可见危害主要体现在白蚁对韧皮部的取食,在次生林主要体现在白蚁对凋落物残体的分解作用,这为区域森林经营管理提供理论支撑。

关键词：白蚁杉木次生林人工林生物多样性

白蚁触角感觉结构、电生理及在其社会行为中的作用

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昆虫学报 2023年第12期66卷 1638-1648页

作者：付丙鲜余雨停韦益健潘程远张大羽祝增荣浙江农林大学现代农学院杭州311300 洁洁城市管理有限公司杭州310000 浙江大学农业与生物技术学院昆虫科学研究所杭州310058

白蚁发生于几亿年前,其历史悠久,分布广泛,在我国及世界范围内造成重大经济损失。白蚁营隐蔽的穴居生活,给防治带来很大困难,长期化学防治白蚁也造成诸多社会及环境问题。触角是昆虫重要的感觉附肢,对于真社会性且单眼与复眼大多退化消... 详细信息

白蚁发生于几亿年前,其历史悠久,分布广泛,在我国及世界范围内造成重大经济损失。白蚁营隐蔽的穴居生活,给防治带来很大困难,长期化学防治白蚁也造成诸多社会及环境问题。触角是昆虫重要的感觉附肢,对于真社会性且单眼与复眼大多退化消失的非生殖型白蚁而言,触角对于其识别多样的种内/种间交流信号及外界环境信息尤为重要。本文综述了白蚁触角感觉结构、电生理及在其社会行为中所起作用的系列进展,以期为研发新型环保的白蚁防控策略提供参考。白蚁触角感器的解剖学研究经历了关注感器外部表观形态、内部超微结构及神经支配、由形态场效应所产生的感器分布和丰度以及通过形态场表现推论其品级差异的几个阶段。比较形态学研究认为白蚁触角的嗅觉形态与其生殖分工有关:与工蚁和兵蚁相比,雌蚁和雄蚁的触角更长、感觉器官数量更多,感觉器官的定量组成在生殖蚁和非生殖蚁之间有所不同,但在雌蚁和雄蚁之间或工蚁和兵蚁之间几乎没有差异。白蚁的触角电位测试涉及白蚁驱避剂、引诱剂、信息素、真菌、湿度变化等多个方面,拓展了人们对于白蚁触角感知的了解。气相色谱-触角电位联用技术(gas chromatography-electroantennographic detection,GC-EAD)与气相色谱-质谱联用仪(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)相结合,检测及鉴定出系列能引起白蚁触角反应的化学成分,包括表皮碳氢化合物、跟踪信息素、性信息素、告警信息素、蚁后信息素以及植物挥发物等。另外,单感器记录也证实白蚁触角上存在嗅觉受体。鉴于电生理技术对白蚁触角感知的更多了解,行为学和分子生物学研究进一步证实了白蚁触角的各种作用,包括触角在觅食、取食、梳理清洁、同巢及异巢个体识别、皇室识别、尸体识别、检测环境湿度变化中的作用等,并开展了更深层次的作用机制研究。

关键词：白蚁触角感器超微结构神经支配电生理反应社会行为

白蚁及其共生菌来源的4种木质纤维素酶的共表达

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生物工程学报 2019年第2期35卷 244-253页

作者：杜娇姜淑喆未建华申玉龙倪金凤山东大学微生物技术国家重点实验室山东青岛266200

天然的木质纤维素材料含有纤维素、半纤维素和木质素等成分。降解天然木质纤维素底物时,需要木质纤维素酶共同作用。近年在木质纤维素酶的相互协同作用方面的研究引起人们的关注,成为一个新的研究热点,文中使用两个不同的共表达载体pETD... 详细信息

天然的木质纤维素材料含有纤维素、半纤维素和木质素等成分。降解天然木质纤维素底物时,需要木质纤维素酶共同作用。近年在木质纤维素酶的相互协同作用方面的研究引起人们的关注,成为一个新的研究热点,文中使用两个不同的共表达载体pETDuet-1和pRSFDuet-1,在大肠杆菌中共表达了白蚁及其肠道微生物来源的β-葡萄糖苷酶、内切β-1,4-葡聚糖酶、漆酶和木聚糖酶这4种木质纤维素酶,经过SDS-PAGE分析得到了与理论值一致的蛋白条带,同时经过酶活验证,这4种蛋白都具有酶活性。以磷酸处理的微晶纤维素(PASC)为底物,测定了共表达酶粗酶液与单独表达酶混合液的协同作用因子,从还原糖的产量上经计算共表达的粗酶液比单独表达酶的混合液对PASC的降解协同作用提高44%;以滤纸和磷酸处理的玉米芯为底物,测定降解协同作用,分别提高了34%和20%。结果表明,共表达酶的降解效率要高于混合的单组分酶液降解效率的总和。

关键词：白蚁木质纤维素酶共表达协同作用

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白蚁品级分化研究进展

南京林业大学学报（自然科学版） 2021年第5期45卷 1-9页

作者：嵇保中张磊刘曙雯姜宏健金明霞南京林业大学林学院南方现代林业协同创新中心江苏南京210037 南京中山陵园管理局江苏南京210014

白蚁作为具有品级多型和精致行为的高度社会化昆虫,品级分化是白蚁社会化生活的基础,也是生命科学的重要议题。从品级分化的类型及其影响因子、个体识别、信息传递、激素调控机理等方面,对白蚁品级分化的研究现状进行综述,为白蚁群体结... 详细信息

白蚁作为具有品级多型和精致行为的高度社会化昆虫,品级分化是白蚁社会化生活的基础,也是生命科学的重要议题。从品级分化的类型及其影响因子、个体识别、信息传递、激素调控机理等方面,对白蚁品级分化的研究现状进行综述,为白蚁群体结构的深入理解及有效防治提供参考。白蚁品级分化主要分为生殖个体分化和非生殖个体分化两类,包括群体成员对环境的感知、相关信息的传递、个体对外部信息的生理响应、激素调控途径等环节。个体类型和生理状态信息主要以表皮碳氢化合物和挥发性信息素为媒介。品级主要受脑激素(BH)、蜕皮激素(MH)和保幼激素(JH)调节,其中JH水平对品级决定有重要影响。MH和JH的上游信号包括脑激素、胰岛素、生物胺、生长因子等信号,下游信号包括基因组、凋亡决定、储存蛋白和表观遗传等信号。在未来研究中,对营养因子信号、蜕皮激素的作用和表观遗传学途径应给予更多关注。

关键词：白蚁品级分化信息传递激素调节信号途径

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基于基因组规模数据的白蚁系统发育关系

昆虫学报 2023年第12期66卷 1626-1637页

作者：宋南王淼淼刘小龙林兴雨席玉强尹新明河南农业大学植物保护学院河南省害虫绿色防控国际联合实验室河南省害虫生物防控工程实验室郑州450002

【目的】本研究旨在利用白蚁转录组和低覆盖度全基因组测序(low-coverage whole-genome sequencing)数据重建白蚁领科(Termitoidae)昆虫内高阶元类群(科和亚科)之间的系统发育关系,为研究白蚁系统进化提供系统基因组学分析思路。【方法... 详细信息

【目的】本研究旨在利用白蚁转录组和低覆盖度全基因组测序(low-coverage whole-genome sequencing)数据重建白蚁领科(Termitoidae)昆虫内高阶元类群(科和亚科)之间的系统发育关系,为研究白蚁系统进化提供系统基因组学分析思路。【方法】通过下载数据库中67种白蚁及8种近缘蜚蠊目(Blattodea)昆虫的转录组(70个)和低覆盖度全基因组(5个)测序数据,利用BUSCO对这些序列数据进行评估以及单拷贝核基因的筛选。使用软件MAFFT分别对获得的单拷贝核基因的核苷酸和氨基酸序列进行比对,并通过trimAl对比对结果进行修剪。使用Phykit生成不同完整性(分别包含50%和25%的缺失数据)的核苷酸和氨基酸序列数据超级矩阵,据此研究缺失数据对系统发育重建的影响。使用IQ-TREE构建各个矩阵的最大似然(maximum likelihood,ML)树。利用ASTRAL总结氨基酸数据集faa_all包含的每个标记构建的ML树,得到物种树。使用IQ-TREE中的FcLM分析检测不同树的拓扑结构,进而获得不同数据集对可能的系统发育关系的支持度。【结果】从白蚁现有的转录组和低覆盖度全基因组测序数据中获得1325个单拷贝核基因,基于这些单拷贝核基因构建了核苷酸和氨基酸序列数据的基因组规模的超级矩阵,核苷酸序列数据集包含了144294~1839525个位点,氨基酸数据集包含了48098~613175个位点。不同类型的数据矩阵产生了相似的白蚁领科系统发育关系,3个核苷酸数据矩阵产生了相同的科间系统发育关系。对于氨基酸数据,3个串联基因数据集中的2个产生了与核苷酸序列数据集基本相同的科间系统发育关系。支持白蚁领科为单系群,澳白蚁科(Mastotermitidae)是所有其他白蚁科的姐妹群。在大多数分析中,古白蚁科(Archotermopsidae)与胃白蚁科(Stolotermitidae)互为姐妹群关系,两者共同组成白蚁领科中的第2个分支。木白蚁科(Kalotermitidae)也是白蚁中相对古老的一支,其系统发育位置在古白蚁科与胃白蚁科之后。木白蚁科与新等翅类(Neoisoptera)构成了姐妹群关系。所有分析都强烈支持新等翅类的单系性。在新等翅类中,杆白蚁科(Stylotermitidae)是其余白蚁的姐妹群;齿白蚁科(Serritermitidae)是新等翅类中相对原始的一支。鼻白蚁科(Rhinotermitidae)是一个非单系群。白蚁科(Termitidae)是一个单系群,6个串联基因数据集中的4个以及物种树支持大白蚁亚科(Macrotermitinae)是白蚁科内所有其他亚科的姐妹群。多数分析支持尖白蚁亚科(Apicotermitinae)是白蚁科中的第2个分支。串联基因数据矩阵支持白蚁亚科(Termitinae)为非单系,但是物种树恢复白蚁亚科为单系群。【结论】本研究显示了转录组和低覆盖度全基因组测序数据在重建白蚁领科系统发育关系中的实用性,构建了与以前研究基本一致的系统发育关系。但是,仍需要进一步扩充数据取样,包括标本和分子标记,来阐明这一昆虫类群亚科之间的系统发育关系。

关键词：白蚁转录组全基因组单拷贝核基因系统发育单系群

白蚁共生微生物资源的发掘及其在反刍动物上的开发前景

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中国畜牧杂志 2022年第3期58卷 37-42页

作者：郭成孙晓格郝阳毅徐晓锋李胜利宁夏大学农学院宁夏银川750021 中国农业大学动物科学技术学院北京100193

白蚁是自然界中高效的木质纤维素降解者。反刍动物虽然可以对粗纤维降解,但其对粗纤维降解作用有限,反刍动物的粪便中仍然含有大量可降解纤维素。白蚁在自身和微生物互作下,可以对粗纤维进行降解且降解效率显著高于瘤胃,其降解产物为乙... 详细信息

白蚁是自然界中高效的木质纤维素降解者。反刍动物虽然可以对粗纤维降解,但其对粗纤维降解作用有限,反刍动物的粪便中仍然含有大量可降解纤维素。白蚁在自身和微生物互作下,可以对粗纤维进行降解且降解效率显著高于瘤胃,其降解产物为乙酸等挥发性脂肪酸,这些挥发性脂肪酸可以被反刍动物利用。本文综述了白蚁的消化特点、白蚁肠道纤维降解微生物的机制及其在反刍动物生产中的开发前景,为白蚁生物资源在反刍动物上的开发及应用提供理论依据。

关键词：白蚁反刍动物粗纤维纤维降解菌纤维素酶

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应用昆虫病原线虫防控白蚁的研究现状

应用昆虫学报 2022年第1期59卷 29-39页

作者：陈彤曾文慧颜珣李志强广东省科学院动物研究所广东省动物保护与资源利用重点实验室广东省野生动物保护与利用公共实验室广州510260 华南农业大学植物保护学院广州510640 仲恺农业工程学院农业与生物学院植物健康创新研究院广州510225

昆虫病原线虫是防治白蚁极具潜力的生物杀虫剂,但其在白蚁防控中的应用效果有待进一步研究。本文综述了昆虫病原线虫及其共生细菌在白蚁防治中的应用研究进展,探讨了昆虫病原线虫防治白蚁应用存在的关键问题,并对其未来的研究方向进行... 详细信息

昆虫病原线虫是防治白蚁极具潜力的生物杀虫剂,但其在白蚁防控中的应用效果有待进一步研究。本文综述了昆虫病原线虫及其共生细菌在白蚁防治中的应用研究进展,探讨了昆虫病原线虫防治白蚁应用存在的关键问题,并对其未来的研究方向进行展望。

关键词：昆虫病原线虫白蚁生物防治免疫防御机制

海南白蚁共附生放线菌的分离鉴定及其抗热带作物病原真菌活性研究

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热带作物学报 2022年第6期43卷 1240-1247页

作者：吴炜城陈必婷张世清郭志凯李吉涛生物资源保护与利用湖北省重点实验室(湖北民族大学) 湖北恩施445000 海南省热带微生物资源重点实验室/中国热带农业科学院热带生物技术研究所海南海口571101 海南省热带农业生物资源保护与利用重点实验室/中国热带农业科学院海南热带农业资源研究院海南海口571101

白蚁(Isoptera)的筑巢和觅食活动主要在土壤及腐烂的木材上进行,所以白蚁极易受到来自环境病原微生物的侵害。因此,白蚁需要依赖共附生微生物菌群形成防御体系,放线菌是其中一个重要的类群,且放线菌能产生具有抗菌活性的次级代谢产物。... 详细信息

白蚁(Isoptera)的筑巢和觅食活动主要在土壤及腐烂的木材上进行,所以白蚁极易受到来自环境病原微生物的侵害。因此,白蚁需要依赖共附生微生物菌群形成防御体系,放线菌是其中一个重要的类群,且放线菌能产生具有抗菌活性的次级代谢产物。但是白蚁共附生放线菌能否对热带作物的病原真菌有抑制活性有待研究。为了挖掘在热带农业绿色健康发展中具有应用潜力的海南特色农用放线菌资源,以海南白蚁共生放线菌为研究对象,利用平板分离法从采集的健康白蚁体内分离纯化放线菌,利用平板对峙法筛选生防菌株;通过分子生物学确定其分类地位;平板对峙法研究拮抗菌株的抗菌稳定性、持效性和广谱性;滤纸片法研究抑菌物质的热稳定性。结果从海南白蚁体内分离得到1株拮抗活性较好的放线菌菌株W7,系统发育树分析结果表明该放线菌与链霉菌属(Streptomyces)亲缘关系接近。菌株W7的抗菌活性持久性强,平板接种30 d后仍对植物病原真菌具有抑菌活性,抗菌稳定性好;菌株W7抑菌谱广,对16株植物病原真菌有不同程度的抑菌活性,其中对芒果胶孢霉(Colletotrichum gloeosporioides Penz.)、香蕉炭疽霉(Colletotrichum musae)、辣椒棒孢霉(Corynespora cassiicola)、豇豆瓜果腐霉[Pythium aphanidermatum(Edson)Fitzp]抑制作用较强,对芦笋拟茎点霉(Phomopsis asparagi)、荔枝疫霉(Peronophythora litchi)抑制作用较弱;菌株W7发酵粗提物有较好的热稳定性,但是抑菌率会随着水浴温度的增高而降低。本文首次对海南白蚁共附生放线菌进行了分离鉴定,并从中筛选得到1株具有抑制多种热带作物病原真菌活性的生防菌株,为高效生防菌剂的研发提供新资源。

关键词：白蚁共附生放线菌植物病原真菌生防菌剂