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褐飞虱五个miRNA的克隆鉴定与表达谱分析

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昆虫学报 2024年 2-12页

作者：王妮张超尤元政周文武祝增荣浙江大学农业与生物技术学院昆虫科学研究所水稻生物育种全国重点实验室农业农村部作物病虫分子生物学重点实验室浙江余杭稻米科技小院

[目的]本研究对前期鉴定所获得的5个微小RNA(microRNA,miRNA)进行表达和序列验证,检测其在褐飞虱Nilaparvata lugens不同发育阶段和组织中的表达模式,旨在为探究miRNA调控褐飞虱生长发育和繁殖的作用机制提供理论和实验依据。[方法]采用... 详细信息

[目的]本研究对前期鉴定所获得的5个微小RNA(microRNA,miRNA)进行表达和序列验证,检测其在褐飞虱Nilaparvata lugens不同发育阶段和组织中的表达模式,旨在为探究miRNA调控褐飞虱生长发育和繁殖的作用机制提供理论和实验依据。[方法]采用Stem-loop RT-PCR对褐飞虱5个miRNA(miR-1 a-3p,miR-71-3p,miR-184-3p,miR-190-5p和miR-281-5p)进行表达验证。结合Sanger测序验证5个miRNA。利用qRT-PCR检测这5个miRNA在褐飞虱不同发育阶段(卵、1-5龄若虫和雌雄成虫)、1-5日龄雌成虫和雌成虫组织(头、胸、腹、足、翅、中肠、马氏管和卵巢)中的表达量。通过注射miRNA类似物agomir和抑制剂antagomir对褐飞虱雌成虫这5个miRNA分别进行过表达和抑制分析。[结果]Stem-loop RT-PCR和Sanger测序结果显示miR-1a-3p,miR-71-3p,miR-184-3p,miR-190-5p和miR-281-5p在褐飞虱体内真实存在和表达。不同发育阶段表达谱分析发现,miR-1 a-3p和miR-71-3p在褐飞虱整个龄期均有不同程度的表达,且分别在雄成虫和2龄若虫中高表达;miR-184-3p和miR-281-5p在褐飞虱雌雄成虫中表达量最高,在卵和若虫中表达量较低且无显著差异;miR-190-5p在卵中表达量显著高于其他发育阶段的。不同日龄表达谱分析发现,miR-1 a-3p的表达量在雌成虫4日龄时显著降低;miR-71-3p和miR-184-3p的表达量在雌成虫3日龄时达到最高;miR-190-5p和miR-281-5p在雌成虫1日龄时的表达量较高,在2-4日龄时的表达量显著下降。组织表达谱分析发现,miR-1 a-3p在足部和卵巢中显著高表达;miR-71-3p主要在雌成虫卵巢特异性地高表达;miR-184-3p在中肠显著高表达,其次是在卵巢中的表达量;miR-190-5p和miR-281-5p均在翅中高表达,其次是在头和胸中(miR-190-5p)以及中肠和卵巢中(miR-281-5p)。注射miRNA类似物后,5个miRNA的表达量均比阴性对照显著上调;注射miRNA抑制剂后,除miR-281-5p表达量比阴性对照显著上调外,其余4个miRNA的表达量均比阴性对照显著下调。[结论]这5个miRNA可能在褐飞虱生长发育和繁殖中起调控作用,研究结果为后续开展褐飞虱miRNA功能研究提供了基因参考和基础前提。

关键词：褐飞虱 miRNA 表达谱生长发育繁殖

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外施多效唑诱导水稻对稻飞虱的抗性

昆虫学报 2024年第4期67卷 549-558页

作者：孙凯迪蒯鹏吕静娄永根浙江大学农业与生物技术学院昆虫科学研究所水稻生物学国家重点实验室农业农村部作物病虫分子生物学重点实验室杭州310058

【目的】利用化学激发子提高植物抗虫性从而抑制害虫,是目前正在开发的一种新型的害虫绿色防治技术。本研究旨在解析一种化学激发子——多效唑(paclobutrazol,PBZ)提高水稻Oryza savita对稻飞虱抗性的机理,以期为其在害虫防控中的应用... 详细信息

【目的】利用化学激发子提高植物抗虫性从而抑制害虫,是目前正在开发的一种新型的害虫绿色防治技术。本研究旨在解析一种化学激发子——多效唑(paclobutrazol,PBZ)提高水稻Oryza savita对稻飞虱抗性的机理,以期为其在害虫防控中的应用打下基础。【方法】用不同浓度PBZ以根吸的方法处理秀水110品种水稻24 h后接入褐飞虱Nilaparvata lugens和白背飞虱Sogatella furcifera初孵若虫,测定接虫后不同时间若虫存活率;用含有5和10 mg/L PBZ或者防御化合物[咖啡酰腐胺、刺苞菊苷和樱桃苷(1和10 mg/L)及芥子酰胍丁胺(0.1和1 mg/L)]的稻飞虱人工饲料饲喂以及用5和20 mg/L PBZ溶液喷施褐飞虱若虫后,测定褐飞虱若虫存活率;5 mg/L PBZ根吸处理水稻、褐飞虱若虫为害和5 mg/L PBZ根吸处理水稻再接褐飞虱若虫后,测定水稻体内水杨酸(salicylic acid,SA)、过氧化氢(hydrogen peroxide,H_(2)O_(2))和乙烯(ethylene,ET)以及防御化合物芥子酰胍丁胺、咖啡酰腐胺、刺苞菊苷和樱桃苷的含量。【结果】与对照(根吸不含PBZ的营养液的水稻)相比,5 mg/L PBZ根吸处理水稻,接虫后3 d时褐飞虱若虫存活率降低33.3%;当PBZ浓度达到20 mg/L时,接虫后4 d时褐飞虱若虫全部死亡,但PBZ本身对褐飞虱若虫没有直接的毒杀作用。与对照组相比,5 mg/L PBZ根吸处理24 h后不接褐飞虱为害放置24 h时水稻植株体内SA含量显著上升,5 mg/L PBZ根吸处理水稻24 h再接褐飞虱若虫为害72 h时H_(2)O_(2)含量显著上升,5 mg/L PBZ根吸处理24 h后不接褐飞虱为害放置48-96 h、褐飞虱为害24-72 h及5 mg/L PBZ根吸处理水稻24 h再接褐飞虱若虫为害48-96 h ET释放量均显著下降,5 mg/L PBZ根吸处理诱导了水稻植株中咖啡酰腐胺和芥子酰胍丁胺2种酚胺类化合物以及刺苞菊苷和樱桃苷2种黄酮类化合物含量的显著上升。在褐飞虱人工饲料中添加1或10 mg/L的咖啡酰腐胺、芥子酰胍丁胺、刺苞菊苷或樱桃苷,可有效降低褐飞虱若虫存活率。【结论】PBZ是一种有效的化学激发子,可以通过激活水稻的SA和H_(2)O_(2)通路、抑制ET通路,诱导水稻相关防御化合物的合成,提高水稻对褐飞虱的抗性。

关键词：水稻褐飞虱多效唑化学激发子诱导抗性

StSOBIR1类似基因沉默对马铃薯应答虫害的影响

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2024年第4期50卷 615-632页

作者：何文静张亚东张超仲键陈楚真葛洋何舒琰祝增荣周文武浙江大学农业与生物技术学院昆虫科学研究所/农业农村部作物病虫分子生物学重点实验室浙江杭州310058 杭州海关浙江杭州310007

类受体激酶SOBIR1(suppressor of BIR1-1)在植物对病害的免疫应答中发挥重要作用。本研究在马铃薯中克隆了一个SOBIR1类似(StSOBIR1-like)基因,检测其在生物胁迫和非生物胁迫诱导下的表达特性;构建StSOBIR1-like基因沉默载体,并利用农... 详细信息

类受体激酶SOBIR1(suppressor of BIR1-1)在植物对病害的免疫应答中发挥重要作用。本研究在马铃薯中克隆了一个SOBIR1类似(StSOBIR1-like)基因,检测其在生物胁迫和非生物胁迫诱导下的表达特性;构建StSOBIR1-like基因沉默载体,并利用农杆菌介导法获得该基因的沉默株系;通过马铃薯块茎蛾生物测定实验和转录组测序,深入探究该基因沉默对马铃薯应答虫害的影响。结果表明:StSOBIR1-like基因在马铃薯叶片中高表达,马铃薯块茎蛾的模拟虫害、机械损伤以及外源施用茉莉酸甲酯、水杨酸、脱落酸等均能诱导该基因的表达,说明该基因可能参与马铃薯对生物胁迫和非生物胁迫诱导的生理反应。StSOBIR1-like沉默株系与野生型植株相比生长表型无明显差异,但马铃薯块茎蛾幼虫在前者上取食后的生物量比后者低,说明取食StSOBIR1-like沉默株系后马铃薯块茎蛾幼虫生长受到抑制。转录组测序结果表明,沉默StSOBIR1-like基因后,马铃薯植株的虫害应答在基因表达水平受到较大影响,特别是茉莉酸、水杨酸等防御激素合成通路相关基因的相对表达量总体呈上升趋势。综上所述,StSOBIR1-like基因可能负调控马铃薯对虫害的应答。本研究首次解析了StSOBIR1-like基因在马铃薯应答虫害中的功能,为进一步探究该基因调控作物抗虫的分子机制提供了依据。

关键词：马铃薯马铃薯块茎蛾 StSOBIR1类似基因虫害应答植物激素

miRNA对褐飞虱鞘脂质代谢基因表达的影响及沉默NlSPT1和Nl SMase4的small RNA分析

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中国农业科学 2024年第20期 4022-4034页

作者：王妮施哲逸尤元政张超周文武周瀛祝增荣浙江大学农业与生物技术学院昆虫科学研究所/水稻生物育种全国重点实验室/农业农村部作物病虫分子生物学重点实验室浙江大学海南研究院浙江余杭稻米科技小院新疆农业大学农学院农业有害生物监测与安全防控重点实验室

【背景】鞘脂质是第二大类膜脂，作为信号转导物质参与细胞生长发育、繁殖及凋亡等过程。鞘脂质代谢酶调控鞘脂质代谢以维持生物体内代谢的稳态。【目的】以重要水稻害虫褐飞虱（Nilaparvata lugens）为研究对象，通过RNA干扰（RNA inte... 详细信息

【背景】鞘脂质是第二大类膜脂，作为信号转导物质参与细胞生长发育、繁殖及凋亡等过程。鞘脂质代谢酶调控鞘脂质代谢以维持生物体内代谢的稳态。【目的】以重要水稻害虫褐飞虱（Nilaparvata lugens）为研究对象，通过RNA干扰（RNA interference,RNAi）技术检测微小RNA(microRNA,miRNA)生物合成通路核心组分NlAgo1、NlDicer1和NlDrosha沉默后褐飞虱鞘脂质代谢通路相关基因的相对转录水平，结合small RNA测序分析沉默丝氨酸棕榈酰转移酶1(serine palmitoyltransferase 1,SPT1)和鞘磷脂酶4(sphingomyelinase 4,SMase4)基因的差异miRNA，探究miRNA在褐飞虱鞘脂质代谢中的作用，为害虫防治提供新的分子靶标。【方法】利用RNAi技术，分别对羽化后第1天（1 PAE,post adult eclosion）的雌成虫NlAgo1、NlDicer1和NlDrosha进行dsRNA注射，以ds GFP为对照；分别解剖羽化后第5天的卵巢组织，以β-actin作为内参基因，采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法检测NlAgo1、NlDicer1和NlDrosha沉默后鞘脂质代谢通路相关基因的表达量变化；根据已有的小RNA文库联合miRNA-靶基因预测软件对可能调控NlSPT1和NlSMase4表达的miRNA进行预测；通过small RNA测序技术对沉默NlSPT1和NlSMase4的差异miRNA进行鉴定和靶基因富集性分析。【结果】与对照组相比，沉默NlAgo1、NlDicer1或NlDrosha显著上调卵巢中NlSPT1和NlSMase4等鞘脂质代谢通路相关基因的表达；靶基因预测结果显示，有6条miRNA能与NlSPT1结合，13条miRNA能与NlSMase4结合；沉默NlSPT1和NlSMase4的差异miRNA的靶基因显著富集在细胞核和蛋白质结合等生物学过程以及内吞作用、内质网加工、MAPK信号通路、TOR信号通路、凋亡、脂质代谢等代谢通路。【结论】NlAgo1、NlDicer1和NlDrosha依赖性的miRNA通过影响鞘脂质代谢相关基因的表达影响鞘脂质代谢。NlSPT1和NlSMase4沉默引起褐飞虱卵巢miRNA表达水平的改变。研究结果可为基于鞘脂质代谢基因为靶标的害虫防治提供理论依据。

关键词：褐飞虱微小RNA 鞘脂质 RNA干扰 small RNA测序

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稻田土壤中稻曲病菌厚垣孢子的越冬能力研究

植物病理学报 2024年第4期54卷 777-786页

作者：吕秋实赵心雨阳欣黄福旦梁五生浙江大学农业与生物技术学院生物技术研究所/农业部作物病虫分子生物学重点实验室/浙江省作物病虫生物学重点实验室杭州310058 杭州市萧山区农(林)业技术推广中心杭州311203

稻曲病菌(Villosiclava virens)可侵染水稻引发稻曲病,目前对于***是以菌核还是厚垣孢子越冬存在争议。2021和2022年,浙江省杭州市萧山区的一处稻田均发生了较严重的稻曲病。本研究于2021年10月-2022年11月对该稻田中***的菌核和厚垣孢... 详细信息

稻曲病菌(Villosiclava virens)可侵染水稻引发稻曲病,目前对于***是以菌核还是厚垣孢子越冬存在争议。2021和2022年,浙江省杭州市萧山区的一处稻田均发生了较严重的稻曲病。本研究于2021年10月-2022年11月对该稻田中***的菌核和厚垣孢子进行持续监测,并检测了厚垣孢子的萌发能力,以明确***的越冬方式。结果显示,5次采集的稻田土样(每次在田埂和田内分别随机选取9个采样点),除2022年1月和5月从田埂采样点采集的土壤样品中未镜检观察到厚垣孢子外,其余都至少有1个采样点的土样可镜检到厚垣孢子。进一步利用巢式PCR进行分子检测,所有田内和田埂采样点中,都至少有1个采样点的土样可检测到***。23℃和4℃条件下稻曲球厚垣孢子的存活期分别约为7和13个月。4℃条件下保存6个月后,土样中的厚垣孢子仍有萌发能力。2021年10月-2022年10月经田间调查以及对采集的土样进行镜检,均未发现菌核,仅于2022年11月9日从稻曲球上检查到菌核,菌核携带率仅为3.14%。因此,判断本研究采样的稻田2021年***以厚垣孢子形式在土壤中越冬,并作为主要初侵染源引发次年的稻曲病。

关键词：稻曲病菌越冬厚垣孢子菌核稻田

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水稻矮缩病毒对黑尾叶蝉取食及产卵偏好性的影响

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环境昆虫学报 2024年第3期46卷 635-640页

作者：王前进党聪叶恭银洛阳师范学院生命科学学院河南洛阳471000 浙江大学昆虫科学研究所/水稻生物学重点实验室/农业农村部作物病虫分子生物学重点实验室杭州310058

水稻矮缩病毒(Rice dwarf virus,RDV)是水稻普通矮缩病(Rice dwarf disease)的病原,主要依赖黑尾叶蝉Nephotettix cincticeps经卵以持久增殖方式传播。本研究采用室内试验观测了带毒与无毒的黑尾叶蝉在健康及感病水稻间的取食、产卵选... 详细信息

水稻矮缩病毒(Rice dwarf virus,RDV)是水稻普通矮缩病(Rice dwarf disease)的病原,主要依赖黑尾叶蝉Nephotettix cincticeps经卵以持久增殖方式传播。本研究采用室内试验观测了带毒与无毒的黑尾叶蝉在健康及感病水稻间的取食、产卵选择趋性。取食偏好性试验发现,无毒叶蝉对感病水稻趋性更强,从观测的第8小时开始达显著差异水平;带毒叶蝉则对健康水稻趋性更强,在观测的第24小时开始达到显著差异水平,表明RDV侵染水稻会引起黑尾叶蝉取食偏好性的改变。产卵偏好性试验发现无毒及带毒黑尾叶蝉在健康及感病水稻间3个观测指标(每植株卵块数、每卵块的卵量及每植株上的总卵量)均无显著差异,表明RDV侵染水稻对黑尾叶蝉产卵选择偏好性无显著影响。本文初步明确RDV对黑尾叶蝉取食和产卵偏好性的影响,为揭示介体昆虫-病毒-寄主植物三者之间的互作机制提供佐证。

关键词：水稻矮缩病毒黑尾叶蝉取食偏好性产卵偏好性

斯里兰卡木薯花叶病毒在亚洲的暴发、传播与防控

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生物安全学报(中英文) 2024年

作者：王琪琦潘冉冉王亚杰王晓伟浙江大学昆虫科学研究所农业农村部作物病虫分子生物学重点实验室中国热带农业科学院热带生物技术研究所

木薯是重要的经济与粮食作物，由于其出色的耐旱、耐贫瘠、易种植等特性，在全球热带和亚热带地区广泛种植。木薯在生长过程中会受到多种病虫害的威胁，其中分布最广、危害最严重的是木薯花叶病毒（Cassava mosaic virus, CMV）。CMV主... 详细信息

木薯是重要的经济与粮食作物，由于其出色的耐旱、耐贫瘠、易种植等特性，在全球热带和亚热带地区广泛种植。木薯在生长过程中会受到多种病虫害的威胁，其中分布最广、危害最严重的是木薯花叶病毒（Cassava mosaic virus, CMV）。CMV主要通过带毒茎秆和媒介昆虫烟粉虱传播，可以造成木薯叶片出现斑驳花叶、卷曲甚至枯萎，植株整体长势衰弱，导致木薯产量下降，严重威胁木薯生产。我国和东南亚木薯产区此前并没有CMV发生和危害的报道，但近年来，斯里兰卡木薯花叶病毒（Sri Lanka cassava mosaic virus, SLCMV）在东南亚地区广泛传播，已经成为该地区木薯生产的主要病害，对我国的木薯生产也构成了重大威胁。本文围绕SLCMV在亚洲的发生、传播机制和防治策略展开了讨论，以期为防控SLCMV在我国的危害提供参考。

关键词：木薯斯里兰卡木薯花叶病毒烟粉虱抗性育种综合防治

水稻花青素和原花青素的生物合成及其对稻米品质的影响综述

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2024年第3期50卷 339-352页

作者：周玉峰谢慧芳孙宇轩姜朔吴殿星舒小丽浙江大学农业与生物技术学院原子核农业科学研究所农业农村部核农学重点实验室浙江杭州310058

花青素在自然界一般以糖基化或乙酰化形式,即花色苷的形式存在,原花青素则以多聚体形式存在,种类丰富,具有抗氧化性,对人体具有重要的保健功能。有色米特别是黑米含有丰富的花青素和原花青素,如今受到越来越多人的青睐。本文围绕稻米中... 详细信息

花青素在自然界一般以糖基化或乙酰化形式,即花色苷的形式存在,原花青素则以多聚体形式存在,种类丰富,具有抗氧化性,对人体具有重要的保健功能。有色米特别是黑米含有丰富的花青素和原花青素,如今受到越来越多人的青睐。本文围绕稻米中花青素和原花青素的研究进展,重点综述了其分子遗传机制、分离纯化和检测方法以及花青素和原花青素对淀粉理化性质和消化特性的影响,并提出了有色米今后可能的研究方向,为有色米资源的进一步开发利用和有色米新品种培育提供参考。

关键词：有色米花青素原花青素淀粉理化性质

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丽蝇蛹集金小蜂几丁质酶基因鉴定与表达分析

环境昆虫学报 2024年第3期46卷 670-680页

作者：于艳平肖山杨义方琦汪芳叶恭银浙江大学农业与生物技术学院水稻育种全国重点实验室杭州310058

几丁质酶是降解几丁质的糖苷水解酶,参与昆虫蜕皮、器官发育、免疫等重要生理过程。目前,寄生蜂等膜翅目昆虫中几丁质酶的鉴定以及功能研究仍较少。本研究基于生物信息学分析,在丽蝇蛹集金小蜂Nasonia vitripennis基因组中鉴定到14个几... 详细信息

几丁质酶是降解几丁质的糖苷水解酶,参与昆虫蜕皮、器官发育、免疫等重要生理过程。目前,寄生蜂等膜翅目昆虫中几丁质酶的鉴定以及功能研究仍较少。本研究基于生物信息学分析,在丽蝇蛹集金小蜂Nasonia vitripennis基因组中鉴定到14个几丁质酶基因,氨基酸个数介于312~2682之间。系统进化分析表明丽蝇蛹集金小蜂几丁质酶分为9个亚家族,其中GroupⅣ、Ⅶ亚家族可能通过基因串联复制而发生基因家族扩增。qRT-PCR分析结果表明几丁质酶基因的表达具有多样性,其中NvCht1、NvCht5、NvCht6、NvCht74个基因在1.5 d幼虫表达量最高,NvCht3在5 d幼虫表达量最高,NvCht8在幼虫期高表达。此外,幼虫组织中的表达分析结果表明NvCht4、NvCht5、NvCht10、NvCht12在表皮中高表达,NvCht7、NvCht8、NvCht13在肠道中高表达,NvCht9在脂肪体和表皮中高表达,NvCht11在唾液腺中高表达。本研究为寄生蜂几丁质酶的进化分析以及功能研究提供理论基础。

关键词：几丁质酶丽蝇蛹集金小蜂注释表达模式