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Impact of a novel rickettsia symbiont on the life history and virus transmission capacity of its host whitefly(Bemisia tabaci)

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Insect Science 2021年第2期28卷 377-391页

作者： Teng Lei Jing Zhao Hua-Ling Wang Yin-Quan Liu Shu-Sheng Liu Ministry of Agriculture Key Laboratory of Agricultural Entomology Institute of Insect SciencesZhejiang UniversityHangzhouChina

rickettsia consists of some of the most prevalent symbionts of insects and often plays a significant role in the biology of its ***,a maternally inherited Torix group rickettsia,provisionally named as RiTBt,was recorded in a species of notorious pest whitefly,tentatively named as Asia II 1,from the Bemisia tabaci *** role of this rickettsia in the biology of its host is *** we investigated the impact of RiTBt on the performance and virus transmission capacity of Asia II *** did not significantly affect the life history parameters of the whitefly when the host insect was reared on tobacco,tomato,and cotton,three host plants with relatively low,medium and high suitability to the ***,RiTBt slightly enhanced whitefly transmission of cotton leaf curl Multan virus(CLCuMuV),a virus that is transmitted by the whitefly in the field and has caused extensive damage to cotton ***,compared with whiteflies without RiTBt,following a 48 h virus acquisition whiteflies with RiTBt had higher titer of virus and showed higher efficiency of virus transmission.A rickettsial secretory protein BtR242 was identified as a putative virus-binding protein,and was observed to interact with the coat protein of CLCuMuV in *** infection of the whitefly downregulated gene transcript levels of the BtR242 *** observations indicate that RiTBt has limited impact on the biology of the Asia II 1 whitefly,and whether this symbiont has functions in the biology of other host whiteflies warrants future investigation.

关键词： life history rickettsia symbiont virus transmission whitefly

Sequencing and comparison of the rickettsia genomes from the whitefly Bemisia tabaci Middle East Asia Minor I

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Insect Science 2016年第4期23卷 531-542页

作者： Dan-Tong Zhu Wen-Qiang Xia Qiong Rao Shu-Sheng Liu Murad Ghanim Xiao-Wei Wang Ministry of Agriculture Key Laboratory of Agricultural Entomology Institute of Insect Sciences Zhejiang University Hangzhou China Department of Entomology Agricultural Research Organization The Volcani Center Bet Dagan Israel School of Agriculture and Food Science Zhejiang Agriculture and Forestry University Lin'an Hangzhou China

The whitefly, Bemisia tabaci, harbors the primary symbiont ＇Candidatus Portiera aleyrodidarum＇ and a variety of secondary symbionts. Among these secondary symbionts, rickettsia is the only one that can be detected both inside and outside the bacteriomes. Infection with rickettsia has been reported to influence several aspects of the whitefly biology, such as fitness, sex ratio, virus transmission and resistance to pesticides. However, mechanisms underlying these differences remain unclear, largely due to the lack of genomic information of rickettsia. In this study, we sequenced the genome of two rickettsia strains isolated from the Middle East Asia Minor 1 （MEAM1） species of the B. tabaci complex in China and Israel. Both rickettsia genomes were of high coding den- sity and AT-rich, containing more than 1000 coding sequences, much larger than that of the coexisted primary symbiont, Portiera. Moreover, the two rickettsia strains isolated from China and Israel shared most of the genes with 100% identity and only nine genes showed sequence differences. The phylogenetic analysis using orthologs shared in the genus, inferred the proximity of rickettsia in MEAM1 and rickettsia bellii. Functional analysis revealed that rickettsia was unable to synthesize amino acids required for complementing the whitefly nutrition. Besides, a type IV secretion system and a number of virulence- related genes were detected in the rickettsia genome. The presence of virulence-related genes might benefit the symbiotic life of the bacteria, and hint on potential effects of rickettsia on whiteflies. The genome sequences of rickettsia provided a basis for further understanding the function of rickettsia in whiteflies.

关键词： Bemisia tabaci comparison endosymbiont genome rickettsia symbiosis

Molecular evidence and phylogenetic delineation of spotted fever group rickettsia species in Amblyomma ticks from cattle in Gauteng and Limpopo Provinces,South Africa

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Asian Pacific Journal of Tropical Medicine 2023年第8期16卷 371-378页

作者： Keneilwe Mhlambo Benson C Iweriebor Nqobile Mkolo K O Afolabi Larry C Obi Department of Biology and Environmental Sciences School of Science and TechnologySefako Makgatho Health Sciences UniversityGa-RankuwaPretoriaSouth Africa Pathogenic Yeasts Research Group Department of Microbiology and BiochemistryUniversity of the Free StateBloemfontein 9300Free StateSouth Africa School of Science and Technology Sefako Makgatho Health Sciences UniversityGa-RankuwaPretoriaSouth Africa

Objective:To determine the prevalence of tick-borne pathogens with a particular focus on rickettsia *** ticks collected from cattle in Gauteng and Limpopo Provinces,South ***:A total of 200 ticks were collected from cattle within the Madala livestock,Pretoria,Gauteng Province and in Mankweng Township,Polokwane,Limpopo Province in *** ticks were morphologically identified and processed individually for a total genomic DNA *** primers targetting ompA,ompB,and the 17KDa genes were used for a molecular screening and delineation of rickettsia from the extracted genetic materials using polymerase chain reaction(PCR)*** amplicons of positive samples were sequenced bidirectionally using the Sanger sequencing *** generated were processed and analysed using appropriate bioinformatics ***:The ticks were morphologically identified as Amblyomma *** profiling of the genomic DNA samples revealed the presence of the rickettsia pathogen in 42(21%)of the ticks collected from both *** of the genes profiled,14(7%)were positive for 17KDa,42(21%)for ompA and 32(16%)were positive for ompB genes *** nucleotide blast of the sequenced genomes showed high similarity,as high as 100% with other reference rickettsia(R.)africae in the *** phylogenetic analysis of the sequences further validated them as *** with their characteristic clustering pattern with related reference ***:There is an abundance of *** in Amblyomma ticks collected from cattle in the study *** has serious public health implications as individuals who accidentally get infested with the ticks could acquire ***,adequate precautions in terms of sensitization of farmers about the risk and mass mobilization drive to control the vectors in the areas are highly recommended to safeguard public health.

关键词： Amblyomma ticks Tick-borne pathogen rickettsia Cattle South Africa

内共生菌rickettsia对烟粉虱生物学特性的影响

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应用昆虫学报 2020年第4期57卷 930-937页

作者：王紫淇刘媛师沛琼安璇邱宝利广东省生物农药创制与应用重点实验室广州510640 生物防治教育部工程研究中心广州510640 广东海洋大学农学院湛江524088 岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心茂名525000

【目的】阐明次生共生菌rickettsia对烟粉虱生物学特性的影响。【方法】rickettsia阳性(B^+)和阴性(B^–)的烟粉虱在rickettsia阳性棉花(C^+)和阴性棉花(C^–)上取食15 d,调查不同处理组烟粉虱的单雌产卵量、发育历期、存活率、成虫寿... 详细信息

【目的】阐明次生共生菌rickettsia对烟粉虱生物学特性的影响。【方法】rickettsia阳性(B^+)和阴性(B^–)的烟粉虱在rickettsia阳性棉花(C^+)和阴性棉花(C^–)上取食15 d,调查不同处理组烟粉虱的单雌产卵量、发育历期、存活率、成虫寿命以及F1代雌雄比。【结果】(1)rickettsia与烟粉虱共生可显著缩短烟粉虱的发育历期,B^+C^+及B^+C^-两处理组烟粉虱卵-成虫的世代发育历期均短于B^–C^+及B^–C^–两处理组。(2)rickettsia可以提高烟粉虱各龄期的存活率,B^+C^+、B^+C^-、B^–C^+、B^–C^–各处理组烟粉虱世代存活率依次呈下降趋势。(3)rickettsia对烟粉虱种群的雌雄比也有重要的影响,B^–C^+和B^–C^–处理组中烟粉虱种群雌性比显著小于B^+C^+和B^+C^-烟粉虱处理组。(4)rickettsia可以影响烟粉虱成虫的寿命及繁殖力,rickettsia阳性烟粉虱处理组成虫寿命及平均单雌产卵量显著高于阴性处理组。【结论】rickettsia与烟粉虱共生以及rickettsia在棉花植株中的存留对烟粉虱的发育、存活以及成虫雌性比、寿命和繁殖力都有有利影响,且rickettsia与烟粉虱共生时对烟粉虱的影响力度要明显强于rickettsia存留于棉花植株中时对烟粉虱产生的影响。

关键词：烟粉虱共生菌 rickettsia 发育历期繁殖力存活率

rickettsia在烟粉虱—丽蚜小蜂之间的传播及其对两者营养与寄生防御潜能的影响

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Rickettsia在烟粉虱—丽蚜小蜂之间的传播及其对两者营养与寄生防...

作者：刘媛华南农业大学

学位级别：硕士

烟粉虱Bemisia tabaci（Gennadius）是世界性的多食性害虫,至少具有36种从外型上无法区分的生物型。除直接刺吸植物汁液外,烟粉虱也可分泌蜜露,诱发煤污病,同时还可传播多种植物病毒,对国内外农业生产造成了巨大的经济损失。昆虫内共生... 详细信息

烟粉虱Bemisia tabaci（Gennadius）是世界性的多食性害虫,至少具有36种从外型上无法区分的生物型。除直接刺吸植物汁液外,烟粉虱也可分泌蜜露,诱发煤污病,同时还可传播多种植物病毒,对国内外农业生产造成了巨大的经济损失。昆虫内共生菌作为昆虫体内生存的微生物,对宿主昆虫的生长发育、生殖调控、遗传进化以及环境适应性等方面发挥重要作用。丽蚜小蜂Encarsia formosa Gahan是烟粉虱的重要寄生性天敌昆虫之一,其体内寄生或体液取食的方式对烟粉虱有着良好的防控效果。本论文以丽蚜小蜂和B型烟粉虱（rickettsia阳性和阴性种群,即R+、R-种群）为研究对象,利用常规PCR、定量PCR、荧光原位杂交（FISH）等技术,检测了rickettsia通过寄生蜂介导水平传播的方式在丽蚜小蜂、受体阴性烟粉虱体内的感染情况、含量变化、位置分布及同源性情况;同时分析了rickettsia感染对烟粉虱、丽蚜小蜂体内营养水平的影响;探究了rickettsia存在对烟粉虱防御丽蚜小蜂寄生能力的影响。主要研究结果如下:***在丽蚜小蜂体内的感染、存留及分布研究发现,丽蚜小蜂可以通过寄生阳性B型烟粉虱宿主而感染rickettsia,但获取的rickettsia在其体内只是短暂停留,随着时间的延长,rickettsia在丽蚜小蜂体内的相对表达量持续下降,最后趋于零。以初羽化的丽蚜小蜂为研究对象,借助实时荧光定量PCR发现其头部、胸部、腹部均有rickettsia的表达,且腹部远高于头部、胸部。而FISH分析结果进一步证实,在4日龄以上的丽蚜小蜂体内,rickettsia主要分布在丽蚜小蜂头部的口器、腹部的产卵器,部分可以进入腹部消化道,胸部也有少许。***在受体阴性烟粉虱体内的感染、存留及同源性分析对受体阴性烟粉虱体内的rickettsia进行常规PCR、定量PCR及测序分析测定,结果表明,受体rickettsia阴性烟粉虱若虫被携带rickettsia的丽蚜小蜂产卵刺探或取食,但幸运存活下来后,其可以感染rickettsia。利用rickettsia特异性引物16S r RNA、glt A、Pgt均能PCR扩增出目标条带。定量PCR检测进一步表明,rickettsia可以在受体阴性烟粉虱体内垂直传播,即获菌后阴性烟粉虱的F1-F3代均有rickettsia的感染。基于rickettsia 16S r RNA基因序列分析,供体阳性烟粉虱、获菌丽蚜小蜂、受体阴性烟粉虱体内的rickettsia同源性为100%,同为rickettsia属Bellii组。***对烟粉虱、丽蚜小蜂体内营养物质含量的影响对rickettsia阳性、rickettsia阴性烟粉虱,携带rickettsia和未携带rickettsia丽蚜小蜂体内蛋白质、可溶性糖、糖原及海藻糖含量进行了测定。研究发现,同rickettsia阴性烟粉虱和丽蚜小蜂相比,携带rickettsia的烟粉虱、丽蚜小蜂体内可溶性糖、海藻糖含量均显著增加,而蛋白质、糖原含量无显著差异。***对烟粉虱宿主防御丽蚜小蜂寄生能力的影响以rickettsia阳性、rickettsia阴性烟粉虱为实验对象,研究了丽蚜小蜂在不同烟粉虱寄主上的寄生率、发育历期、羽化率、体型（体长、体宽、头长、头宽）以及其寄主选择性。结果表明,在rickettsia阳性烟粉虱寄主体内,可以降低丽蚜小蜂的寄生率、缩短其发育历期,但对丽蚜小蜂的羽化率、体型无显著影响。此外,在烟粉虱寄主可选择的条件下,无论是实验室条件还是田间笼罩实验,丽蚜小蜂对rickettsia阳性烟粉虱若虫的寄生均显著低于对阴性若虫的寄生。

关键词：烟粉虱丽蚜小蜂 rickettsia 水平传播营养物质寄主选择性

次生共生菌rickettsia对丽蚜小蜂寄主选择潜能的影响

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应用昆虫学报 2019年第6期56卷 1340-1346页

作者：刘媛栗颖彭晶陈心怡凡泽云邱宝利广东省生物农药创制与应用重点实验室生物防治教育部工程研究中心华南农业大学昆虫学系

【目的】研究次生共生菌rickettsia感染对烟粉虱Bemisia tabaci防御丽蚜小蜂Encarsia formosa寄生能力的影响,为探索新的害虫防治技术提供策略与思路。【方法】以rickettsia阳性与阴性烟粉虱(B生物型)为实验材料,研究分析丽蚜小蜂在不... 详细信息

【目的】研究次生共生菌rickettsia感染对烟粉虱Bemisia tabaci防御丽蚜小蜂Encarsia formosa寄生能力的影响,为探索新的害虫防治技术提供策略与思路。【方法】以rickettsia阳性与阴性烟粉虱(B生物型)为实验材料,研究分析丽蚜小蜂在不同烟粉虱寄主上的寄生率、发育历期、羽化率、体型(体长、体宽、头长、头宽)及其寄主选择性。【结果】rickettsia阳性烟粉虱寄主对丽蚜小蜂的寄生率、发育历期有显著影响,但对羽化率、体型无显著影响。丽蚜小蜂对rickettsia阳性与阴性烟粉虱若虫的寄生率分别为32.52%和41.50%,丽蚜小蜂F1代发育历期分别为14.5 d和15.0 d,羽化率分别为79.02%和83.71%;丽蚜小蜂寄生rickettsia阳性烟粉虱若虫时,其F1代成虫的体长、体宽、头长、头宽比阴性烟粉虱寄主上羽化的虫体略大。在实验室烟粉虱寄主可选择的条件下,丽蚜小蜂对rickettsia阳性与阴性烟粉虱若虫的平均寄生率分别为35.26%和50.22%,两者差异显著;而在田间笼罩条件下,丽蚜小蜂对rickettsia阳性与阴性烟粉虱若虫的平均寄生率分别为35.03%和57.79%,两者差异极显著。【结论】rickettsia可提高烟粉虱对丽蚜小蜂寄生的防御能力,丽蚜小蜂更倾向于寄生rickettsia阴性的烟粉虱若虫,以提高其后代的存活率。

关键词： rickettsia 烟粉虱丽蚜小蜂寄主选择性寄生率

中国新发现芙新姬小蜂孤雌产雌品系的分子鉴定及其内共生菌rickettsia的检测

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昆虫学报 2017年第5期60卷 582-593页

作者：杨月梅轩景丽叶福宇郭建洋杨利艳刘万学山西师范大学生命科学学院中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室

【目的】芙新姬小蜂Neochrysocharis formosa(Westwood)是世界上蔬菜潜叶蝇的优势寄生蜂。2015年6月,我们在北京发现该寄生蜂存在孤雌产雌品系(thelytokous strain),为在中国首次发现。由于芙新姬小蜂孤雌产雌品系和两性品系(arrhenotok... 详细信息

【目的】芙新姬小蜂Neochrysocharis formosa(Westwood)是世界上蔬菜潜叶蝇的优势寄生蜂。2015年6月,我们在北京发现该寄生蜂存在孤雌产雌品系(thelytokous strain),为在中国首次发现。由于芙新姬小蜂孤雌产雌品系和两性品系(arrhenotokous strain)难于从形态上进行区分,本研究旨在从分子水平对这两种品系进行鉴定,为孤雌产雌品系的后续研究和应用奠定基础。【方法】以芙新姬小蜂孤雌产雌品系TH-China和两性品系AR-China的室内饲养种群为研究对象,分别扩增芙新姬小蜂两种品系的核糖体基因(28S rDNA和ITS-1基因)和线粒体COⅠ基因序列,比较两种品系的遗传分化;采用rickettsia特异性引物NforRick1/NforRick2扩增其16S rDNA,克隆测序并进行BLAST比对;检测在TH-China卵巢管、幼虫、蛹和成虫,以及AR-China成虫中是否含有诱导形成孤雌产雌特性的内共生菌rickettsia。【结果】分别以引物LCO1490/HCO2198和COⅠ1/COⅠ2扩增的两段COⅠ基因序列为分子标记建立的系统发育树表明,芙新姬小蜂两种品系分别聚为2个分支,品系间的遗传距离分别为0.039和0.023;以ITS-1基因为分子标记时,两种品系间有21个差异位点,遗传距离为0.008;以28S rDNA为分子标记时,两种品系间无差异位点。从TH-China的rickettsia中扩增的16S rDNA序列与日本报道的芙新姬小蜂孤雌产雌品系内共生菌rickettsia sp.的16S rDNA序列(Gen Bank登录号:AB185963)100%一致。芙新姬小蜂TH-China卵巢管、幼虫、蛹和成虫中均含有rickettsia,而AR-China成虫不含rickettsia,推测rickettsia是孤雌产雌特性的形成原因。【结论】线粒体COⅠ基因可将芙新姬小蜂孤雌产雌品系和两性品系分为2个明显的遗传支系,而核糖体基因28S rDNA和ITS-1基因在两种品系间没有遗传分化或不能形成2个遗传分化支系。

关键词：芙新姬小蜂孤雌产雌品系两性品系分子鉴定 rickettsia COⅠ ITS-1 28S rDNA

烟粉虱内共生菌rickettsia在植物体内的形态及动态变化

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应用昆虫学报 2021年第3期58卷 704-713页

作者：师沛琼谢丽珠徐进刘媛邱宝利广东海洋大学滨海农业学院湛江524088 广东省生物农药创制与应用重点实验室广州510640 广东省农业害虫生物防治工程技术研究中心广州510640

【目的】通过研究烟粉虱Bemisia tabaci取食传入植物体内的昆虫内共生菌种类,探明其在不同植物中的分布形态及时空动态。【方法】以B型烟粉虱、棉花、番茄、豇豆为实验材料,利用常规PCR检测烟粉虱取食后传入植物体内的共生菌种类;利用... 详细信息

【目的】通过研究烟粉虱Bemisia tabaci取食传入植物体内的昆虫内共生菌种类,探明其在不同植物中的分布形态及时空动态。【方法】以B型烟粉虱、棉花、番茄、豇豆为实验材料,利用常规PCR检测烟粉虱取食后传入植物体内的共生菌种类;利用透射电镜(Transmission electron microscope,TEM)检测rickettsia传入植物后的分布及形态;利用q-PCR技术检测豇豆叶片中rickettsia含量的动态变化。【结果】B型烟粉虱体内含有原生共生菌Portiera、次生共生菌rickettsia,Hamiltonella和Hemipteriphilus,但只检测到rickettsia可经烟粉虱传入棉花、番茄、豇豆植物体内,并可在植物体内存活、转移。在3种植物体内rickettsia均分布于叶片韧皮部的筛管细胞中。烟粉虱、棉花、番茄组织内的rickettsia形态基本一致,但豇豆中rickettsia在形态上较小而钝圆。相同数量的烟粉虱取食,在豇豆体内最先检测到rickettsia。随着烟粉虱取食时间的增加,豇豆体内的rickettsia含量先增加后下降;而当无烟粉虱持续取食时,一定时间段内豇豆体内的rickettsia先下降再小幅度上升,并可以在一定时间内保持不变。基于16S rDNA序列的系统发育分析表明,传入棉花、番茄、豇豆叶片中的rickettsia与B型烟粉虱体内的rickettsia高度同源。【结论】rickettsia可经烟粉虱取食传入植物体内,分布并存活于韧皮部的筛管细胞中,并可在植物不同叶片之间转移;在不同植物宿主中,rickettsia的形态会发生轻微变化;烟粉虱对rickettsia的传播效率受到植物种类的影响。

关键词：烟粉虱内共生菌 rickettsia 水平传播宿主昆虫宿主植物

烟粉虱卵黄原蛋白通过影响自噬反应调控共生细菌rickettsia的丰度

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昆虫学报 2023年第10期66卷 1302-1310页

作者：孙想刘炳奇陈展博李欢李楚翘洪继生栾军波沈阳农业大学植物保护学院沈阳110866

【目的】探明烟粉虱Bemisia tabaci卵黄原蛋白(vitellogenin,BtVg)调控共生细菌rickettsia丰度的分子机制。【方法】通过显微注射烟粉虱MEAM1隐种雌成虫dsRNA对BtVg进行RNAi,采用qRT-PCR检测烟粉虱MEAM1隐种雌成虫BtVg和自噬基因BtAtg8... 详细信息

【目的】探明烟粉虱Bemisia tabaci卵黄原蛋白(vitellogenin,BtVg)调控共生细菌rickettsia丰度的分子机制。【方法】通过显微注射烟粉虱MEAM1隐种雌成虫dsRNA对BtVg进行RNAi,采用qRT-PCR检测烟粉虱MEAM1隐种雌成虫BtVg和自噬基因BtAtg8的表达量,统计雌成虫死亡率,采用qPCR检测雌成虫中rickettsia的丰度,采用免疫荧光标记显微镜技术检测BtVg和BtAtg8在雌成虫卵巢管中的定位和表达以及rickettsia在卵巢管和中肠中的丰度。饲喂烟粉虱MEAM1隐种雌成虫含雷帕霉素(10μmol/L)的人工饲料诱导自噬后,采用免疫荧光标记显微镜技术检测BtAtg8在卵巢管中的表达和定位,采用qPCR检测卵巢中rickettsia丰度。【结果】与显微注射dsGFP的对照相比,显微注射dsBtVg后3 d时烟粉虱MEAM1隐种雌成虫BtVg的表达量显著降低,BtAtg8的表达量显著升高,死亡率显著升高,rickettsia丰度显著降低,卵巢管中BtVg表达量明显降低,BtAtg8表达量明显升高,rickettsia在卵巢管和中肠中的丰度明显减少。与饲喂含DMSO的人工饲料的对照相比,饲喂含雷帕霉素(10μmol/L)的人工饲料后5 d时烟粉虱MEAM1隐种雌成虫卵巢管中BtAtg8表达量显著升高;饲喂含雷帕霉素(10μmol/L)的人工饲料后3和5 d时,烟粉虱MEAM1隐种雌成虫卵巢中rickettsia的丰度显著降低。【结论】结果提示,BtVg能够保护rickettsia免受自噬的降解,明确了BtVg能够调控rickettsia在烟粉虱体内的丰度。

关键词：烟粉虱卵黄原蛋白自噬 rickettsia 自噬基因卵巢