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昆虫翅型分化的调控及翅多型性的进化

昆虫知识 2009年第1期46卷 11-16页

作者：朱道弘中南林业科技大学资源与环境学院长沙410004

翅多型现象普遍存在于各昆虫类群,一些学者就昆虫翅多型进行了大量的研究工作。根据昆虫翅型的分化,可划分为长翅型和短翅型,长翅型具飞行能力,而短翅型不能飞行。一些昆虫种类,如蚜虫,出现无翅个体,被称为无翅型。除飞行能力外,长翅型... 详细信息

翅多型现象普遍存在于各昆虫类群,一些学者就昆虫翅多型进行了大量的研究工作。根据昆虫翅型的分化,可划分为长翅型和短翅型,长翅型具飞行能力,而短翅型不能飞行。一些昆虫种类,如蚜虫,出现无翅个体,被称为无翅型。除飞行能力外,长翅型和短翅型在行为、生理等方面也存在差异。文章主要就环境因素对翅型分化的影响、翅多型的内分泌控制机理、翅多型的遗传机制及其进化等作一概述。

关键词：翅多型环境因素内分泌控制适应意义进化

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褐飞虱翅型分化调控机制的研究进展

昆虫学报 2024年第4期67卷 589-594页

作者：陈孙杰徐海君浙江大学昆虫科学研究所水稻生物育种国家重点实验室杭州310058

昆虫翅多型作为生物可塑性发育的典型代表,是昆虫对复杂多变环境适应进化的结果。褐飞虱Nilaparvata lugens是一种典型的翅多型昆虫,若虫可发育成短翅型或长翅型成虫,后者的远距离迁飞特性造成褐飞虱在亚洲稻区大面积为害。20世纪60年... 详细信息

昆虫翅多型作为生物可塑性发育的典型代表,是昆虫对复杂多变环境适应进化的结果。褐飞虱Nilaparvata lugens是一种典型的翅多型昆虫,若虫可发育成短翅型或长翅型成虫,后者的远距离迁飞特性造成褐飞虱在亚洲稻区大面积为害。20世纪60年代以来,前人针对褐飞虱翅多型的发生机理进行了大量研究,发现种群密度、寄主植物质量、温度和光周期等诸多环境因子以及保幼激素均能够影响翅型比例。近20年来,得益于基因组学、RNAi和基因编辑等生物技术的发展,褐飞虱翅型分化的分子机制研究取得了突破性进展,发现了褐飞虱翅型分化的开关基因FoxO,沉默或敲除FoxO会导致飞虱发育为长翅型;而胰岛素信号通路能够磷酸化FoxO抑制其进入细胞核,从而参与翅型分化调控;锌指转录因子Zfh1能够以启动子结合的方式调节FoxO的转录,与胰岛素信号通路平行调控翅型分化;另一个锌指转录因子Rotund能够与FoxO互作共同调控褐飞虱翅多型。此外,性别决定基因Transformer-2和c-Jun氨基末端激酶通路等也能够影响翅型分化,表明褐飞虱的翅型分化存在多样化的分子调控机制。鉴于半翅目不同亚目间的翅多型机制均有所不同,对褐飞虱翅型分化机制的解析远不足以阐明半翅目乃至整个昆虫纲的翅多型机制,但其研究成果能够引领未来对昆虫翅多型机制的探索研究,并加深人们对昆虫翅及组织可塑性发育与进化的理解。

关键词：褐飞虱半翅目翅多型表型可塑性保幼激素转录因子

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光周性和滞育:日本列岛蟋蟀的季节适应

中南林学院学报 2005年第3期25卷 117-121页

作者：赵吕权陈瑞屏朱道弘中南林学院资源与环境学院湖南株洲412006 广东省林业科学研究院广东广州510520

　蟋蟀被认为起源于热带,并逐步向亚热带和温带扩大分布.在扩大分布的过程之中,于一定的发育期获得了克服不良环境的适应能力.光周期对分布于温带地区的蟋蟀季节发育、保证完整的生活史起着重要的作用,不仅影响若虫的发育速率,诱导卵滞... 详细信息

　蟋蟀被认为起源于热带,并逐步向亚热带和温带扩大分布.在扩大分布的过程之中,于一定的发育期获得了克服不良环境的适应能力.光周期对分布于温带地区的蟋蟀季节发育、保证完整的生活史起着重要的作用,不仅影响若虫的发育速率,诱导卵滞育的产生,而且对若虫龄数也起着调控作用.同时,蟋蟀的翅型分化也受光周期的影响.就日本列岛蟋蟀的光周性和滞育的研究情况进行了综述.

关键词：昆虫学光周性滞育季节适应地理变异翅多型蟋蟀

玉米黄呆蓟马Anaphothrips obscurus (Müller) 热激蛋白基因Hsp70和Hsp90的克隆及其表达

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玉米黄呆蓟马Anaphothrips obscurus (Müller) 热激蛋白基因Hsp7...

作者：郭雪洁西北农林科技大学

学位级别：硕士

玉米黄呆蓟马Anaphothrips obscurus(Müller)又称草蓟马,广泛分布于世界温带地区。该虫寄主范围较广,是小麦、玉米苗期的重要害虫。被玉米黄呆蓟马危害后,叶片呈线形的绣状斑点,严重影响了植株的光合作用。玉米黄呆蓟马成虫在自然界有... 详细信息

玉米黄呆蓟马Anaphothrips obscurus(Müller)又称草蓟马,广泛分布于世界温带地区。该虫寄主范围较广,是小麦、玉米苗期的重要害虫。被玉米黄呆蓟马危害后,叶片呈线形的绣状斑点,严重影响了植株的光合作用。玉米黄呆蓟马成虫在自然界有三种翅型:短翅型、长翅型和中间型(不常见)。翅型之间的转换受光周期,寄主植物质量,虫口密度等环境条件诱导。在炎热夏季,玉米黄呆蓟马成虫以长翅型为主,而在冬季主要以短翅型在枯草上越冬。短翅型和长翅型在形态学,生殖生理,行为等方面有很大不同。但是玉米黄呆蓟马不同翅型之间耐热性的差异至今却不是很清楚。本研究中,我们将玉米黄呆蓟马不同翅型成虫暴露在40,41,42,43,和44℃五个温度下,估算了长短翅型成虫半致死温度Ltem,比较长短翅型之间的耐热性。同时克隆出玉米黄呆蓟马热激蛋白基因Hsp70和Hsp90全长,并利用荧光定量(RT-q PCR)方法检测了这两个基因在玉米黄呆蓟马不同生长发育阶段以及短时热胁迫后的相对表达量,为研究玉米黄呆蓟马的耐热性提供了理论支持。研究结果如下:1.玉米黄呆蓟马Aohsp70和Aohsp90的克隆及序列分析。克隆得到玉米黄呆蓟马Aohsp70全长2382bp,5ˊ端长138bp,3’端长327bp,开放阅读框1917bp,共编码638个氨基酸,玉米黄呆蓟马Aohsp90全长2504bp,其中5’端长94bp,3’端247bp,开放阅读框2163bp,共编码720个氨基酸。Aohsp70和Aohsp90分别包含Hsp70家族和Hsp90家族的全部签名序列。同源性分析表明Aohsp70和Aohsp90的氨基酸序列都与西花蓟马热激蛋白的序列相识度最高,分别是87%和94%。系统发育分析表明,玉米黄呆蓟马热激蛋白能与同属缨翅目的西花蓟马热激蛋白聚为一支。***70与Aohsp90在玉米黄呆蓟马不同发育阶段(二龄若虫、蛹、成虫)的相对表达量。Aohsp70在长翅型蛹期表达量最高,在成虫阶段表达量最低。在短翅型的二龄幼虫、蛹以及成虫阶段的相对表达量没有显著差异。不同翅型之间,长翅型二龄若虫和蛹期Aohsp70的相对表达量显著高于在短翅型的二龄若虫和蛹期。Aohsp90在长翅型和短翅型之间没有显著差异,都是在成虫阶段表达量最高。Aohsp70与Aohsp90表达模式的不同表明了Aohsp70与Aohsp90可能参与玉米黄呆蓟马不同生长发育过程。3.短时热激后Aohsp70与Aohsp90在玉米黄呆蓟马成虫体内的相对表达量。与对照组相比,Aohsp70的相对表达量在长翅型和短翅型成虫体内都会随着温度的升高而升高,在44℃时达到最大值。且在42℃,43℃,44℃时,Aohsp70的相对表达量在短翅型体内要显著高于在长翅型体内。对Aohsp90而言,其在长翅型体内43℃时达最大值,而在短翅型体内,在41℃就达到最大值,随着温度的增加,Aohsp90的相对表达量开始下降。同时估算出长翅型和短翅型成虫半致死温度Ltem,分别为42.5℃和43.2℃。本研究表明玉米黄呆蓟马短翅型比长翅型更耐热,且相对于Aohsp90,Aohsp70对于玉米黄呆蓟马抵抗高温有着重要的作用。

关键词：热激蛋白翅多型热胁迫玉米黄呆蓟马