昆虫杆状病毒诱导宿主行为变化及其分子机制

昆虫杆状病毒诱导宿主行为变化及其分子机制
昆虫杆状病毒诱导宿主行为变化及其分子机制

Science of Sericulture

蚕业科学

收稿日期:2013-06-14接受日期:2013-06-30资助项目:国家自然科学基金项目(No.31272506)。第一作者信息:王国宝(1987-),男,博士研究生。

E-mail :gbwang0216@163.com

通信作者信息:吴小锋,教授,博士生导师。

E-mail :wuxiaofeng@zju.edu.cn

*

Corresponding author.E-mail :wuxiaofeng@zju.edu.cn

2013,39(5):1005-1010

ISSN 0257-4799;CN 32-1115/S E-mail :CYKE@chinajournal.net.cn

昆虫杆状病毒诱导宿主行为变化及其分子机制

王国宝吴小锋

(浙江大学动物科学学院,杭州310058)

摘要最近的研究发现杆状病毒感染能够诱导宿主昆虫产生行为变化,典型的表现为寄主运动能力的增强。从生物学的

角度分析,这是杆状病毒有利于自身传播的操控策略。本文综述了3种典型杆状病毒诱导宿主昆虫行为发生变化的现象以及其可能的分子机制。其中,舞毒蛾核型多角体病毒(LdMNPV )的egt 基因能够引起吉普赛舞毒蛾(Lymantria dispar )出现异常活跃的攀爬行为;而家蚕(Bombyx mori )与甜菜夜蛾(Spodoptera exigua )幼虫分别被家蚕核型多角体病毒(BmNPV )和苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(AcMNPV )感染后,出现爬行异常活跃的行为则是由于病毒中ptp 基因的存在。不同种类的杆状病毒对宿主昆虫行为的操控策略不同,对杆状病毒操控宿主行为的分子机制的探索是一个新的研究领域,其研究成果不仅有助于揭示杆状病毒与寄主的互作关系,而且将为农林病虫害的生物防治提供新的参考策略。关键词

杆状病毒;egt 基因;ptp 基因;昆虫宿主;行为

中图分类号

S884.5+1

文献标识码

A

文章编号0257-4799(2013)05-1005-06

Host Behavior Alteration and Its Underlying Molecular Mechanism upon Infection of Insect Baculovirus

WANG Guo-Bao

WU Xiao-Feng *

(College of Animal Sciences ,Zhejiang University ,Hangzhou 310058,China )Abstract

Recent studies discovered that baculovirus infection could induce behavior alteration on their host insects.A typ-

ical consequence of it is the enhanced locomotor activity.In view of biology ,it is a manipulatory strategy of baculovirus that favors its own transmission.This paper describes behavior alterations in host insect caused by three types of baculov-irus and possible molecular mechanisms underlying the alterations.Among them ,the egt gene of LdMNPV is essential for the hyperactive climbing behavior of Lymantria dispar ,while the ptp gene of BmNPV and AcMNPV is the cause of abnor-mal wandering behavior of Bombyx mori and Spodoptera exigua lavrae.Different types of baculovirus have various mecha-nisms in manipulating host insect behavior.Studies on the underlying molecular mechanisms of such behavior manipula-tions constitute a new and fascinating research field.It will not only uncover the interactive relationship between baculovirus and their host insects but also provide new strategy for biological control of agricultural and forestry pests /diseases.Key words

Baculovirus ;egt gene ;ptp gene ;Insect host ;Behavior

杆状病毒是一个庞大的病毒家族,其基因组大

小在80 180kb 之间,为共价闭合环状双链DNA ,包含100多个基因。有趣的是,其中超过10%的基因是从原始宿主中通过水平转移获得的,这些基因

被利用后更加有利于病毒的复制和传播[1]

。已发现的几百种昆虫杆状病毒分为杆状病毒属(NPV )和颗粒体病毒属(GV )2个属。杆状病毒在感染循环过程中会产生遗传物质完全一致但表型具有差

1006蚕业科学2013;39(5)

异的2种子代类型,即出芽型病毒(BV )和包涵体衍生型病毒(ODV )。BV 主要负责病毒在被感染宿主体内细胞和组织间的水平传播,ODV 则是通过经口感染实现在昆虫间的垂直传播

[2]

目前已知病毒和其它寄生生物都能够通过诱

导宿主行为的改变来为自身服务,这种现象也广泛存在于感染节肢动物的病毒中

[3-4]

。最近的研究发

现,昆虫杆状病毒感染能够引起宿主昆虫产生行为变化,如寄主运动能力的增强等。在诱导宿主行为发生改变的寄生病毒中,

杆状病毒是一种典型的通过改变宿主行为或生理机能来促进自身传播的病毒

[2]

B 图中的A21和122b 为包含egt 基因的野生型病毒,EGT -/LacZ +和EGT -/Htf +为egt 基因缺失型病毒,

ResEGT +A 和ResEGT +B 为egt 基因修复型病毒;柱状图上的小写字母不同表示处理间差异显著。

A21and 122b in panel B represent wild-type viruses containing egt gene.EGT -/LacZ +and EGT -/Htf +represent viruses containing deficient egt gene.ResEGT +A and ResEGT +B represent viruses containing repaired egt gene.

Different lowercase letters over the bars represent significant difference between different treatments.

图1感染LdMNPV 后吉普赛舞毒蛾幼虫的爬高症状(A )及病毒egt 基因对幼虫爬高能力的影响(B )

[7]Fig.1The climbing symptom of Lymantria dispar larvae infected by LdMNPV (A )and the impact of LdMNPV egt gene on climbing ability of Lymantria dispar larvae (B )[7]

受到杆状病毒感染的宿主昆虫会出现活动能

力增强的现象,杆状病毒很巧妙地操控宿主昆虫狂躁爬行或四处攀爬,

并最终导致宿主昆虫死亡,尸体腐烂液化,

释放出的病毒粒子污染周围区域,从而实现病毒更加广泛地传播。研究认为,杆状病毒正是通过这种操控宿主发生异常行为的方式来促进自身的传播

[5]

。关于杆状病毒操控宿主行为的分

子机制在吉普赛舞毒蛾(Lymantria dispar )、

家蚕(Bombyx mori )以及甜菜夜蛾(Spodoptera exigua )等几种昆虫中已有报道。

1舞毒蛾核型多角体病毒诱导吉普赛舞毒蛾幼虫

向上攀爬的分子机制

早在100多年前,人们就已经发现被杆状病毒感染的模毒蛾(Lymantria monacha )幼虫会出现运动

能力增强的症状,受到感染的幼虫会爬向植物的顶端,然后死亡。研究者把这种现象称为“树高症”(wipfelkrankheit )[6],关于这种“树高症”的分子调控和进化机制一直是一个谜。直到2011年,Hoover 等

[7]

以舞毒蛾核型多角体病毒(LdMNPV )感染的吉

普赛舞毒蛾幼虫作为研究对象,对感染后幼虫出现的异常活跃爬高现象的分子机制进行了探究。

LdMNPV 感染吉普赛舞毒蛾幼虫后期,幼虫会爬向其宿主植物顶端(图1-A ),将自身暴露在叶片的表面,

死亡后借助雨水冲刷等条件,腐烂幼虫体内的病毒粒子会很快污染周围的植物,

由此也增加了其它健康幼虫感染病毒的机率。除此之外,暴露在叶片表面的受感染幼虫更容易吸引它们的天敌———脊椎动物鸟类等的注意,这样也造成了病毒

通过鸟类等获得更为广泛的传播。相反,健康幼虫则会聚集在宿主植物的下部或地表,或躲在叶片背面躲避鸟类的捕食。

第5期王国宝等:昆虫杆状病毒诱导宿主行为变化及其分子机制1007

Hoover等[7]推测这种“树高症”是由杆状病毒的蜕皮甾体尿苷5'-二磷酸(UDP)葡萄糖基转移酶基因(egt)诱导产生的。egt基因的产物———EGT酶能够通过将核糖供体的糖基转移到20-蜕皮激素(20E)的羟基上而使20E失去活性[8]。为了验证这种假设,他们还利用2种野生型病毒作为对照,并构建了4种不同类型的LdMNPV突变体,包括2种egt 基因缺失型病毒,以及另外2种在egt基因缺失型的基础上重新修复过的egt修复型病毒。利用这6种类型病毒感染吉普赛舞毒蛾幼虫后发现,感染野生型病毒的幼虫能够爬到高处后死亡;感染egt缺失型病毒的幼虫则与正常幼虫一样,不会出现爬高行为;egt修复型病毒则又可以使幼虫出现爬高后死亡的症状(图1-B)。这种行为的变化可能与幼虫体内20E的水平降低有关,因为带有egt基因的LdM-NPV能够降低宿主体内20E的激素水平,而且被野生型和修复型病毒感染的幼虫还会出现其它一些现象,例如发病率降低[7],以便使宿主幼虫能够持续进食以满足病毒自身复制繁殖的需求。基于以上分析,Hoover等[7]认为egt基因对于LdMNPV感染操控宿主的行为是必需的。

2家蚕核型多角体病毒诱导家蚕幼虫爬行活动增强的分子机制

家蚕是一种重要的经济昆虫,目前正成为鳞翅目昆虫的模式种。蚕病危害一直是制约蚕丝业发展的一个主要因素,而由家蚕核型多角体病毒(Bm-NPV)感染家蚕引起的血液型脓病则是危害最为严重的病害之一。被BmNPV感染的家蚕幼虫在后期会出现狂躁爬行的症状,随后死亡,尸体腐烂液化释放出病毒粒子形成新一轮的感染源,而幼虫的这种狂躁爬行症状也为病毒在不同区域传播提供了有利条件。因此,分析和阐明BmNPV诱导家蚕幼虫出现异常行为的分子机制,将会为我们深入理解病毒的感染机制和操控宿主行为策略提供新的线索。

Kamita等[9]利用分子生物学技术对BmNPV诱导家蚕幼虫出现狂躁爬行现象的分子机制进行了研究。为了确定BmNPV在诱导宿主行为变化中起作用的基因,研究者构建了多种BmNPV基因缺失型的突变体并分别感染家蚕幼虫,最终发现BmNPV 编码蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)的基因ptp与病毒诱导家蚕幼虫爬行异常的作用机制相关。所有基因缺失型的病毒中,只有感染了ptp敲除型重组病毒(BmPTPD)的家蚕幼虫未出现狂躁爬行症状,而该基因被修复后(BmPTPD-R)又会导致幼虫狂躁爬行。值得注意的是,在构建修复型重组病毒时,所

Bmptp-h,该基因编码的氨基酸序列与BmNPV PTP的序列具有48.2%的一致性(80.7%的相似度),研究者依据二者之间的这种高度同源性推测BmNPV的ptp是从原始宿主中通过基因水平转移获得的,而该基因能够被选择性地保存下来主要归因于它能够通过操控宿主的行为提高病毒的传播效率。

除此之外,Kamita等[9]还发现BmNPV感染引发的家蚕幼虫活动能力增强的现象受到光照的影响。相对于黑暗条件,光照能够急剧增强感染Bm-NPV家蚕幼虫的运动能力,但对于被ptp缺失型病毒(BmPTPD)感染的家蚕幼虫却不起作用,表明BmNPV ptp基因在这种光照激活的幼虫运动能力增强的现象中发挥重要作用,推测该基因可能会影响家蚕的趋光性。

既然ptp缺失型BmNPV(BmPTPD)不能诱导家蚕幼虫出现狂躁爬行的症状,Katsuma等[10]由此推测BmNPV诱导宿主行为发生变化是由病毒的PTP 作用于宿主的某种未知蛋白质或RNA,使它们发生脱磷酸化作用而引起。为了验证这种推测,研究者构建了BmPTP-C119S、BmPTP-Y9stop和BmPTP-E93stop3种BmNPV突变体,并分别感染家蚕幼虫,检测3种突变体是否拥有与BmNPV一样的操控能力。BmPTP-C119S具有完整的PTP蛋白结构,但缺失了PTP的磷酸酶活性,有趣的是,BmPTP-C119S 感染家蚕能够出现与BmNPV一样的诱导症状。BmPTP-Y9stop和BmPTP-E93stop是2种类似的突变病毒,它们的PTP蛋白结构和酶活性都遭到了破坏,被2种病毒突变体感染的家蚕幼虫不出现任何爬行异常的症状这些现象表明PTP蛋白结构的完整性对于BmNPV诱导家蚕幼虫行为改变是必需的,而与PTP的磷酸酶活性无关。

进一步实验发现PTP是一种与BV囊膜相关的蛋白质,主要位于BV囊膜上ptp的缺失导致产生了结构异常的BV,而这种非正常的BV能够减弱病毒的感染和复制能力。与BmPTPD一样,BmPTP-Y9stop与BmPTP-E93stop的增殖能力要比野生型

1008蚕业科学2013;39(5)

BmNPV和BmPTP-C119S以及BmPTPDR弱,进一步说明PTP蛋白结构的完整性对于BmNPV复制是必需的,而复制能力的减弱会对病毒感染诱导家蚕幼虫的活动能力造成影响。在感染BmPTP-Y9stop和BmPTP-E93stop的所有家蚕组织器官中,脑部的病毒复制能力减弱最为明显。脑是中枢神经系统的核心器官,在家蚕的行为活动中起关键的调控作用,2种病毒突变体在家蚕脑中复制能力的减弱表明家蚕幼虫出现异常行为的症状可能是由于病毒作用于脑所致。

导引发的昆虫幼虫行为活动增强的机制与20E的作用机制类似,都是作用于幼虫的脑最终使脑产生兴奋所致。此外,其它一些微小的因素例如杆状病毒引发的宿主能量代谢变化、信号转导异常等,也可能在这种诱导现象中发挥作用。

先前的研究表明杆状病毒PTP能够移除作为底物的蛋白质或RNA的磷酸基团[11-12],Katsuma 等[10]也验证了BmNPV PTP是一种功能性磷酸酶。人们曾预测杆状病毒的PTP和LEF-4在病毒mRNA 晚期的5'端帽子(5'cap)形成过程中发挥协同作用[13-14];但Li等[15]将苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(AcMNPV)的ptp和lef-4双基因敲除后发现并没有对AcMNPV突变体的mRNA5'cap的形成以及病毒的复制能力造成影响。因此,杆状病毒PTP的磷酸酶活性所具有的普遍生物学意义仍需要进一步探究。

杆状病毒经过长期的进化已经从它们的原始宿主昆虫中通过基因水平转移获得了一系列有利于自身的基因,这些基因的生物学功能在病毒进化过程中经过修改、缺失或优化而被选择性保存下来。因此,病毒能够最大限度地利用这些基因来为自身服务[1]。其中一个典型的基因就是病毒的纤维原细胞生长因子基因(vfgf),vfgf即来源于原始宿主,其功能在进化过程中被保存下来[16-17]。vfgf编码的蛋白质vFGF能够篡改宿主的信号路径,使血细胞移向病毒感染的组织,从而加快病毒在宿主其它组织中的传播。BmNPV ptp也是从原始宿主中获得的一个基因,但是在BmNPV感染宿主的进程中,ptp所编码的蛋白质PTP却由原来的作为一种酶而转变为作为一种结构蛋白发挥作用,这种转变或许是为了让病毒更好地控制宿主的行为,进而促进病毒自身的传播。可以说,ptp虽然不是杆状病毒从宿主体内获得的第一个基因,但该基因却是第一个以一种完全不同于宿主的利用方式来为病毒自身服务的基因。

3苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒诱导甜菜夜蛾幼虫出现行为变化的分子机制

家蚕是一种经过长期人工驯化的昆虫,已经丧失了一些昆虫原始的如飞行、捕食以及抵御疾病的能力,但同时也获得了一些其它的特征,例如群居特性[18],而且家蚕本身的活动能力很弱,所以受到杆状病毒感染后能够很明显地观察到其活动能力增强的现象[8]。但是,野桑蚕(Bombyx mandarina)等未经人工驯化的大部分昆虫本身在自然界中就具有很强的活动能力[19],因此在自然条件下观察病毒对宿主昆虫的行为操控现象,更能反映这种病毒经过和宿主长期共同进化而来的操控策略。基于以上的生命现象,Houte等[20]利用苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒及其宿主昆虫甜菜夜蛾作为实验材料,通过研究其中的感染诱导机制探讨杆状病毒在这些没有经历人工驯化的野生宿主昆虫中是否也拥有同样的行为控制策略,AcMNPV ptp基因在杆状病毒感染这些宿主昆虫的进程中是否也拥有与Bm-NPV ptp同样的作用,ptp基因的诱导行为是否是一种杆状病毒和宿主长期共同进化的保守策略等一系列问题。

AcMNPV是迄今为止研究最全面和深入的一种杆状病毒AcMNPV ptp基因与BmNPV ptp具有很高的同源性[]。以前的研究表明AcMNPV ptp对于病毒的复制不是必需的[22],Houte等[20]等的实验结果也证明了这一点。为了探究AcMNPV能否诱导甜菜夜蛾出现行为变化以及ptp能否如预期一样发挥作用,Ayres等[21]构建了3种AcMNPV的突变体———ptp缺失型(Δptp)、ptp修复型以及Cys-119的点突变型(catmut),其中,catmut的催化区域的Cys-119残基发生突变,丧失了PTP作为酶的催化活性。将3种AcMNPV的突变体及野生型病毒分别感染甜菜夜蛾幼虫后,发现4种类型病毒对于幼虫的半致死剂量和半致死时间并无明显区别,说明ptp的缺失并不影响AcMNPV的毒力,这也与Li 等[22]的研究结果一致。但在行为实验中,4种类型病毒感染幼虫的运动活性却出现了明显的区别,被野生型和修复型病毒感染的幼虫的运动能力明显

第5期王国宝等:昆虫杆状病毒诱导宿主行为变化及其分子机制1009

增强,而被Δptp和catmut感染的幼虫与正常幼虫一样,活动能力未表现出明显的异常,这说明ptp在AcMNPV诱导宿主幼虫活动能力增强的现象中发挥了关键作用,当PTP丧失酶活性后,这种诱导作用又会消失,表明PTP的酶活性对于ptp介导的病毒诱导机制是必不可少的。有趣的是,这些结果与BmNPV ptp在诱导家蚕幼虫出现异常行为的现象中发挥的作用正好相反诱导机制的差异可能与2种病毒的PTP之间存在微小的氨基酸序列差异有关而AcMNPV PTP可能同时作为一种结构蛋白和磷酸酶在诱导机制中发挥作用。除此之外,家蚕幼虫和甜菜夜蛾幼虫生活习性的差异[23]以及不同昆虫在不同龄期运动活性的差异[5,8,24],也可能是造成诱导机制不同的原因。

随后,Houte等[20]又对ptp进行了系统进化分析,发现ptp是一个从原始的鳞翅目昆虫宿主中获得的基因,这与Kamita等[9]的预测结果相一致。尽管ptp可能具有多种不同策略的介导机制,但它在GroupⅠNPVs中是保守存在的,在GroupⅡNPVs和GVs却不存在。虽然GroupⅡNPVs中没有ptp基因,但有研究表明它们也具有操控宿主行为的功能,例如甘蓝夜蛾核型多角体病毒(MbMNPV)感染甘蓝夜蛾幼虫(Mamestra brassicae)后,幼虫的活动能力也明显增强[5]。虽然其中的诱导机制尚未明了,但MbMNPV及另外2种GroupⅡNPVs和1种GV中都带有ptp2基因,ptp2编码的蛋白质也属于PTP蛋白家族,它是否也拥有像ptp一样操控宿主行为的功能还需要进一步的研究。

与MbMNPV一样,LdMNPV也属于GroupⅡNPVs,不含ptp基因,但病毒的egt基因能够诱导宿主出现异常活跃的攀爬行为[6],而ptp则与宿主的四周乱爬行为相关,且这种行为在光照下能急剧增强,表现为正趋光性[9]。虽然杆状病毒诱导的宿主昆虫幼虫四周乱爬和攀爬行为是由不同的病毒基因调控的,但它们能够协同作用促进病毒的传播。另外,GroupⅠ和GroupⅡNPVs都含有独特的BV 囊膜结构[25],这种结构的差异也可能是导致GroupⅠ和GroupⅡNPVs的诱导现象不同的一个原因。

4研究展望

除了ptp和egt这2个已发现的与病毒改变寄主行为相关的基因外,杆状病毒中可能还有其它涉及这种诱导机能的基因。Biernat等[26]在镙纹夜蛾核型多角体病毒(ChchNPV)发现了phr2基因,它编码DNA修复蛋白PHR2,该蛋白质具有类似哺乳动物中隐花色素的功能,而隐花色素是调节哺乳动物昼夜节律的重要因子之一。虽然PHR2的功能还未得到详尽的阐述,但这很可能是杆状病毒用来操控宿主行为的又一策略。

病毒诱导其昆虫宿主行为出现变化以达到有利于自身传播的现象在自然界中广泛存在,例如登革热病毒(DEN)感染宿主埃及伊蚊(Aedes aegypti)后,伊蚊的活动能力明显增强,取食血液的频率和次数明显增加,这也在无形之中促进了病毒的传播[27-28]。一些非病毒类的寄生虫也能够感染引发宿主行为活动增强,如草蜢(Dissosteira carolina)或蟋蟀(Platycleis affinis)受到戈尔迪乌斯线虫(Para-gordius tricuspidatus)感染后,会跳入水中出现“自杀行为”,有利于寄生虫在水中的传播[29]。尽管这种诱导现象普遍存在,但关于病毒或寄生虫对宿主行为操控策略更加深入的分子机制研究却较少,对这些分子机制的探索将会是一个新的研究领域。这些研究将会为农林病虫害的生物防治提供新的思路,而杆状病毒操控宿主行为的分子机制的研究使将来对这一领域的探索有了一个良好的开端,多学科交叉如转录组学、神经生物学、寄生虫学以及电生理学等将会成为进一步探索杆状病毒和宿主之间互作关系的有效手段。

参考文献(References)

[1]Katsuma S,Kawaoka S,Mita K,et al.Genome-wide survey for bac-uloviral host homologs using the Bombyx genome sequence[J].In-sect Biochem Mol Biol,2008,38(12):1080-1086

[2]吕鸿声.昆虫病毒分子生物学[M].北京:中国农业科技出版社,1998:149-151

[3]Hurd H.Manipulation of medically important insect vectors by their parasites[J].Annu Rev Entomol,2003,48:141-161

[4]Stafford C A,Walker G P.Ullman D E,et al.Infection with a plant virus modifies vector feeding behavior[J].Proc Natl Acad Sci

USA,2011,108(23):9350-9355

[5]Nijhout H F.Insect hormones[M].Princeton:Princeton University Press,1994:98-101

[6]Goulson D.Wipfelkrankheit:modification of host behaviour during baculoviral infection[J].Oecologia,1997,109(2):219-228[7]Hoover K,Grove M,Gardner M,et al.A gene for an extended phe-

1010蚕业科学2013;39(5)

notype[J].Science,2011,333(6048):1401

[8]O'Reilly D R,Brown M R,Miller L K.Alternation of ecdysteroid metabolism due to baculovirus infection of the wall armyworm Spo-

doptera frugiperda:host ecdysteroids are conjugate with galactose

[J].Inset Biochem Mol Biol,1992,22(4):313-320

[9]Kamita S G,Nagasaka K,Chua J W,et al.A baculovirus-encoded protein tyrosine phosphatase gene induces enhanced locomotory ac-

tivity in a lepidopteran host[J].Proc Natl Acad Sci USA,2005,102(7):2584-2589

[10]Katsuma S,Koyano Y,Kang W,et al.The baculovirus uses a cap-tured host phosphatase to induce enhanced locomotory activity in

host caterpillars[J].PLoS Pathog,2012,8(4):1-11

[11]Sheng Z,Charbonneau H.The baculovirus Autographa californica encodes a protein tyrosine phosphatase[J].J Biol Chem,1993,268

(7):4728-4733

[12]Kim D,Weaver R F.Transcription mapping and functional analysis of the protein tyrosine/serine phosphatase(PTPase)gene of the

Autographa californica nuclear polyhedrosis virus[J].Virology,1993,195(2):587-595

[13]Takagi T,Taylor G S,Kusakabe T,et al.A protein tyrosine phos-phatase-like protein from baculovirus has RNA5'-triphosphatase

and diphosphatase activities[J].Proc Natl Acad Sci USA,1998,95(17):9808-9812

[14]Gross C H,Shuman S.Characterization of a baculovirus-encoded RNA5'-triphosphatase[J].J Virol,1998,72(9):7057-7063[15]Li Y,Guarino L A.Roles of LEF-4and PTP/BVP RNA triphos-phatases in processing of baculovirus late mRNAs[J].J Virol,2008,82(11):5573-5583

[16]Katsuma S,Horie S,Shimada T.The fibroblast growth factor homo-log of Bombyx mori nucleopolyhedrovirus enhances systemic virus

propagation in B.mori larvae[J].Virus Res,2008,137(1):80-85[17]Vialard J E,Richardson C D.The1,629-nucleotide open reading frame located downstream of the Autographa californica nuclear

polyhedrosis virus polyhedrin gene encodes a nucleocapsid-associ-

ated phosphoprotein[J].J Virol,1993,67(10):5859-5866[18]Xia Q Y,Guo Y R,Zhang Z,et al.Complete resequencing of40 genomes reveals domestication events and genes in silkworm

(Bombyx)[J].Science,2009,326(5951):433-436

[19]Shimada T.Genetic mapping of virus resistances in Bombyx mori and B.mandarina[J].RIKEN Rev,1999,1(22):68-71[20]Houte S V,Ros V I D,Mastenbroek T G,et al.Protein tyrosine phosphatase-induced hyperactivity is a conserved strategy of a sub-set of baculoviruses to manipulate lepidopteran host behavior[J].

PLoS ONE,2012,7(10):1-11

[21]Ayres M D,Howard S C,Kuzio J,et al.The complete DNA se-quence of Autographa californica nuclear polyhedrosis virus[J].

Virology,1994,202(2):586-605

[22]Li Y H,Miller L K.Properties of a baculovirus mutant defective in the protein phosphatase gene[J].J Virol,1995,69(7):4533-

4537

[23]Smits P H,van Velden M C,van de Vrie M,et al.Feeding and dis-persion of Spodoptera exigua larvae and its relevance for control

with a nuclear polyhedrosis virus[J].Entomol Exp Appl,1987,43

(1):73-80

[24]Vasconcelos S D,Cory J S,Wilson K R,et al.Modified behavior in baculovirus-infected lepidopteran larvae and its impact on the spa-tial distribution of inoculum[J].Biol Control,1996,7(3):299-

306

[25]Pearson M N,Rohrmann G F.Transfer,incorporation and substitu-tion of envelope fusion proteins among members of the Baculoviri-dae,Orthomyxoviridea and Metaviridae(insect retrovirus)families [J].J Virol,2002,76(11):5301-5304

[26]Biernat M A,Eker A P,van Oers M M,et al.A baculovirus photol-yase with DNA repair activity and circadian clock regulatory func-tion[J].J Biol Rhythms,2012,27(1):3-11

[27]Lima-Camara T N,Bruno R V,Luz P M,et al.Dengue infection in-creases the locomotor activity of Aedes aegypti females[J].PLoS

ONE,2011,6(3):1-5

[28]Platt K B,Linthicum K J,Myint K S A,et al.Impact of dengue vi-rus infection on feeding behavior of Aedes aegypti[J].Am J Trop

Med Hyg,1997,57(2):119-125

[29]Libersat F,Delago A,Gal R.Manipulation of host behavior by par-asitic insects and insect parasites[J].Annu Rev Entomol,2009,54

(10):189-207

昆虫杆状病毒诱导宿主行为变化及其分子机制

Science of Sericulture 蚕业科学 收稿日期:2013-06-14接受日期:2013-06-30资助项目:国家自然科学基金项目(No.31272506)。第一作者信息:王国宝(1987-),男,博士研究生。 E-mail :gbwang0216@163.com 通信作者信息:吴小锋,教授,博士生导师。 E-mail :wuxiaofeng@zju.edu.cn * Corresponding author.E-mail :wuxiaofeng@zju.edu.cn 2013,39(5):1005-1010 ISSN 0257-4799;CN 32-1115/S E-mail :CYKE@chinajournal.net.cn 昆虫杆状病毒诱导宿主行为变化及其分子机制 王国宝吴小锋 (浙江大学动物科学学院,杭州310058) 摘要最近的研究发现杆状病毒感染能够诱导宿主昆虫产生行为变化,典型的表现为寄主运动能力的增强。从生物学的 角度分析,这是杆状病毒有利于自身传播的操控策略。本文综述了3种典型杆状病毒诱导宿主昆虫行为发生变化的现象以及其可能的分子机制。其中,舞毒蛾核型多角体病毒(LdMNPV )的egt 基因能够引起吉普赛舞毒蛾(Lymantria dispar )出现异常活跃的攀爬行为;而家蚕(Bombyx mori )与甜菜夜蛾(Spodoptera exigua )幼虫分别被家蚕核型多角体病毒(BmNPV )和苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(AcMNPV )感染后,出现爬行异常活跃的行为则是由于病毒中ptp 基因的存在。不同种类的杆状病毒对宿主昆虫行为的操控策略不同,对杆状病毒操控宿主行为的分子机制的探索是一个新的研究领域,其研究成果不仅有助于揭示杆状病毒与寄主的互作关系,而且将为农林病虫害的生物防治提供新的参考策略。关键词 杆状病毒;egt 基因;ptp 基因;昆虫宿主;行为 中图分类号 S884.5+1 文献标识码 A 文章编号0257-4799(2013)05-1005-06 Host Behavior Alteration and Its Underlying Molecular Mechanism upon Infection of Insect Baculovirus WANG Guo-Bao WU Xiao-Feng * (College of Animal Sciences ,Zhejiang University ,Hangzhou 310058,China )Abstract Recent studies discovered that baculovirus infection could induce behavior alteration on their host insects.A typ- ical consequence of it is the enhanced locomotor activity.In view of biology ,it is a manipulatory strategy of baculovirus that favors its own transmission.This paper describes behavior alterations in host insect caused by three types of baculov-irus and possible molecular mechanisms underlying the alterations.Among them ,the egt gene of LdMNPV is essential for the hyperactive climbing behavior of Lymantria dispar ,while the ptp gene of BmNPV and AcMNPV is the cause of abnor-mal wandering behavior of Bombyx mori and Spodoptera exigua lavrae.Different types of baculovirus have various mecha-nisms in manipulating host insect behavior.Studies on the underlying molecular mechanisms of such behavior manipula-tions constitute a new and fascinating research field.It will not only uncover the interactive relationship between baculovirus and their host insects but also provide new strategy for biological control of agricultural and forestry pests /diseases.Key words Baculovirus ;egt gene ;ptp gene ;Insect host ;Behavior 杆状病毒是一个庞大的病毒家族,其基因组大 小在80 180kb 之间,为共价闭合环状双链DNA ,包含100多个基因。有趣的是,其中超过10%的基因是从原始宿主中通过水平转移获得的,这些基因 被利用后更加有利于病毒的复制和传播[1] 。已发现的几百种昆虫杆状病毒分为杆状病毒属(NPV )和颗粒体病毒属(GV )2个属。杆状病毒在感染循环过程中会产生遗传物质完全一致但表型具有差

杆状病毒对昆虫有什么危害

杆状病毒对昆虫有什么危害 杆状病毒感染会让昆虫患病,目前发现的有: 1.颗粒病体 根据39蜂疗网调查目前仅见于鳞翅目昆虫。其自然侵染过程与细胞病变均类似于核型多角体病,但病虫症状与核型多角体病不同,病虫皮色变灰或乳黄,虫尸以腹部前端1~2对腹足握持植物枝条,虫尸以“∧”型倒挂。幼虫被感染后至少至4日龄才发病,死于化蛹前,病虫生存期常大于21天。 2.核型多角体病 现已发现280余种核型多角体病,约占昆虫病毒病总数的40%,大多侵染鳞翅目昆虫。 核型多角体病的自然感染过程为:昆虫吞食了被病毒污染的食物,病毒即进入中肠,在昆虫中肠碱性消化液的作用下,多角体被溶解,释放出病毒粒子,游离病毒粒子的囊膜与中肠上皮细胞绒毛的膜融合,核衣壳侵入细胞中,脱壳后,病毒的DNA经细胞核膜的核孔侵入细胞核内,开始其增殖过程。 随病毒的增殖,细胞表现的病理变化为:细胞核内染色质凝集成块,核仁增大,数目增多,RNA合成旺盛,合成出的RNA不断转移到细胞质中;凝集的染色质块集中于细胞核中部形成网状结构的病毒发生基质,在病毒发生基质中病毒的DNA大量合成。随后,在病毒发生基质表面核衣壳开始装配,并不断移到细胞核周围,大部分包入新形成的囊膜内,成为成熟的病毒粒子。最后在病毒发生基质周围形成一个环状带,在带上开始多角体的结晶,病毒粒子随机地包入多角体中,多角体约到一定大小后停止生长,在其表面形成了一层难溶的多角体膜。从多角体开始形成时起,病毒发生基质开始缩小,待多角体充满细胞核后,病毒发生基质消失,核膨大,破裂,细胞随之崩解。 小部分未被包入多角体的病毒粒子,可随细胞崩解进入昆虫血体腔。血体胶中病毒粒子的靶细胞为:气管皮膜细胞,脂肪细胞,肌肉细胞,真皮细胞,血细胞及神经、生殖腺、丝腺等几乎所有组织的细胞。 最后新形成的大量多用体充满了昆虫整个血体腔。 蛀虫幼虫被感染后,4~5天体液是乳白色,厌食,不喜运动,多数移到植物枝条顶部后死亡,虫体软化,脚失去握持力,仅以1~2对臀足附着在植物枝条上,最后松弛倒挂死之。体内组织完全溶解,变成黑褐色,表皮完整但脆弱易破裂。从感染到处亡约1~2周。

第六章_昆虫的通讯与通讯方式

第六章昆虫的通讯与通讯方式 一、什么是信号? 昆虫的许多醒日的形态特征、许多行为方式,所分泌的许多化学物质以及由动物发出的大多数声音都可以认为是昆虫为了影响其他个体的行为而发展起来的一种适应.并经常被看作是动物的信号.正如翅膀借助于在空气中搏击来完成其正常的飞行功能一样,一个信号往往是借助于影响另一个昆虫(经由感觉器官)来完成其正常的通讯功能.除了回声定位以外,由昆虫的特定发声器官所发出的全部声音,对其他动物来说都是一种信号.这些信号可以用来吸引其他个体(如雄螅蟀用鸣叫把雌蟋蟀吸引到自己洞穴中来),也可以用来排斥其他个体(如工蚁分泌的报警激素),还可以对其他个体的生理状况产生某种长远影响(如蜂王分泌的蜂王激素可抑制工蜂卵巢的发育). 什么是信号? 一个信号往往是借助于影响另一个动物(经由感觉器官)来完成其正常的通讯功能.“信号”(signals)一词可以从字典中查出两个定义: 1) 信号是用于交流信息的任何符号,状态和标志等; 2) 任何能唤起动物行动的事物都是信号. 行为生态学家倾向于把信号理解为:信号是一个动物(信号发送者)利用另一个动物(信号接受者)肌力的一种手段. 二、信号的特点 1、以较少的能量获得较大的利益 这是信号的一个明显特点,即发信号只需消耗较少的能量,但靠利用其他动物的肌力却能得到较大的利益. 一只雄蟋蟀完全有能力到处跑动去寻找配偶.但它却呆在一个地点用叫声把雌蟋蟀吸引到自己身边来,这显然是利用了雌蟋蟀的肌力而节省了自己的肌力. 鮟鱇将猎物驱入自己的口中则不是靠自己的肌力,而是靠摇晃一个诱饵使猎物主动进入自己的口中,在这里鮟鱇是在巧妙地利用猎物的肌力. 寄生于蚂蚁巢的隐翅甲幼虫靠分泌化学物质引诱蚂蚁给其喂食。 2、信号的专一性 昆虫对信号的感知具有一定的选择性。 一只雌蟋蟀对百灵鸟动听的歌声不会有什么反应,但是,它对一只雄蟋蟀发出的唧唧的求偶声则特别敏感,会一往无前地向它奔去。 3、信号不变的刻板性(stereotype) 同一昆虫种群中的每一个成员都以极相似的方式发出同样的信号。每一种昆虫只有少量的信号和信息,有时某一特定信号在不同场合下会有完全不同的含义。 如蜜蜂蜂后所分泌的化学物质(trans-9-keto-2-decenoic acid)被护理它的工蜂带到蜂箱各处,其作用是抑制所有工蜂生殖腺的发育,以防蜂群中出现新的蜂后。但当蜂后在高空进行婚飞时,也分泌这种化学物质,此时的作用则是促使雄蜂聚集在自己周围,是一种性引诱剂。4、信号的梯度变化 声音信号、化学信号都有信号梯度的变化. 许多不同种类的昆虫(蚂蚁、蝗虫)都能形成地面臭迹,并使种内其他个体发生跟随行为。它们的运动呈锯齿形跟随方式。 一般来说,一个特定信号的强度和持续时间是随着昆虫动机强度的增加而增加。第二节通讯方式及其功能 通讯(communication)是指昆虫个体之间的信息传递并能导致信息共享,这种信息共享具

杆状病毒介绍

杆状病毒 关键词:昆虫病毒,杆状病毒,核型多角体病毒,颗粒体病毒,质型多角体病毒 杆状病毒是一类在自然界中专一性感染节肢动物的DNA病毒,病毒粒子呈杆状,基因组为双链环状DNA分子,DNA以超螺旋形式压缩包装在杆状衣壳内,大小在90~180 Kb之间。目前杆状病毒作为高效、安全的无公害生物虫剂广泛应用于害虫防治。杆状病毒只来源于无脊椎动物,虽然已发现600多种杆状病毒,但进行分子生物学研究的不到20种。杆状病毒的基因组为单一闭合环状双链DNA 分子,大小为80~160 kb,其基因组可在昆虫细胞核复制和转录。DNA复制后组装在杆状病毒的核衣内,后者具有较大的柔韧性,可容纳较大片段的外源DNA 插入,因此是表达大片段DNA的理想载体。其中,用作外源基因表达载体的杆状病毒,目前仅限于核型多角体病毒(nuclear polyhedrosis virus,NPV)。该病毒颗粒在细胞内可由多角体蛋白包裹形成长度约1~5 m的包含体病毒,呈多角体形状。核型多角体病毒有两种形式: 一种为包含体病毒(occluded virus,OV), 另一种则为细胞外芽生病毒(budded virus,BV)。 它们在病毒感染中扮演的角色不同,包含体病毒是昆虫间水平感染的病毒形式,昆虫往往是食入污染OV的食物后引起感染。包含体病毒外层裹了一层蛋白晶体,即为29 000的多角体蛋白,它对病毒的水平感染起以下作用:①保护病毒颗粒在外界传播过程中免遭环境因素的破坏而失活。②保证病毒颗粒在适当的位置释放,引起感染。昆虫中肠上皮局部的强碱性环境(pH=10.5),可使病毒颗粒释放蛋白酶溶解多角体。BV病毒是个体内细胞间的感染形式,由细胞芽生出BV,进入血淋巴系统中感染其它部位的细胞或直接在临近细胞内感染。近几十年,有关杆状病毒基因结构、功能和表达调节的研究进展迅速,其中研究最深入的是mùxu苜蓿银蚊夜蛾(autogra—phacalifornica)多核型多角体病毒(multiple nuclear polyhedro-sis virus,MNPV),简称AcMNPV或AcNPV。该病毒是杆状病毒科 Baculoviridae的原型,是一种大的、带外壳的双链DNA病毒,能感染30多种鳞翅目昆虫,被广泛用作基因表达系统载体。其它作为表达载体的杆状病毒,主要是来自家蚕的NP~(bombyx moil,BmNP~)。由于家蚕幼虫体内系统适合大规模地制备生产外源蛋白,且成本低,显示出良好的应用前景。本文主要介绍 AcNPV病毒,BmNPV在许多方面与其具有共同的特征。 AcNPV的基因表达分为4个阶段:立即早期基因表达、早期基因表达、晚期基因表达和极晚期基因表达。前两个阶段的基因表达早于DNA复制,而后两个阶段的基因表达则伴随着一系列的病毒DNA合成。其中在极晚期基因表达过程中,有两种高效表达的蛋白,它们是多角体蛋白和P10蛋白:多角体蛋白是形成包含体的主要成分,感染后期在细胞中的积累可高达30%~50%,是病毒复制非必需成分,但对病毒粒子却有保护作用,可使之保持稳定和感染能力另一类高效表达的极晚期蛋白为P10蛋白,也是一类病毒复制非必需成分,可在细胞中形成纤维状物质,可能与细胞溶解有关。多角体基因和P10基因现在都已被定位和克隆这两个基因的启动子具有较强的启动能力,因此这两个基因位点成为杆状病毒表达载体系统理想的外源基因插入位点。

昆虫行为学

昆虫行为学 什么是昆虫? 昆虫隶属: 动物界Animalia 节肢动物门Arthopoda 昆虫纲Insecta 。 昆虫纲的特征 1.体躯由若干环节组成,明显分为头、胸、腹3个体段; 2.头部是感觉和取食的中心,具3对口器附肢和一对触角,通常还有复眼和单眼; 3.胸部是运动的中心,具3对足,一般还有2对翅; 4.腹部是生殖的中心,含生殖系统和大部分内脏; 5.昆虫具有变态。 昆虫纲与节肢动物门其它纲的区别 昆虫纲的特点 1. 种类多,数量大.昆虫纲是动物界中最为繁盛的一个类群,地球上的昆虫种类可能达1000万种,约占全球生物多样性的一半。 2.分布广.从赤道到两极,从高山到海底,它们几乎分布于地球的各个角落。 昆虫与人类的关系 昆虫与人类的关系通常指昆虫对人类的经济利益和传播疾病所造成的危害或为人类创造了财富。因此有害虫和益虫之分,也有一些昆虫与人类关系不大。 1.昆虫的有害方面 害虫:主要指直接影响人类健康,危害栽培作物,侵害生活资料和危害建筑设施的昆虫。 1)危害农作物 昆虫48.2%是植食性的,28%是捕食性的,17.3%是腐食性的,2.4%是寄生性的 。 项目 体段 触角(对) 足(对) 翅(对) 举例 昆虫纲 头、胸、腹 1 3 2 蝗虫、蚂蚁 蛛形纲 头胸、腹 4 0 蜘蛛、螨、 蝎 甲壳纲 头胸、腹 2 至少5节 0 蟹、虾 唇足纲 头、胴 1 1对/节,第一节成毒爪 0 蜈蚣 重足纲 头、胴 1 除前3-4、末1-2节,余各节2对 0 马陆 结合纲 头、胴 1 1对/节,第一节不成毒

在人类的栽培植物中,没有一种不受昆虫的为害。 全世界5种重要作物(稻、麦、玉米、棉和甘蔗)每年因虫害的损失达2000亿美元(FAO)。 我国常见的农业害虫约1000种,每年所造成的损失至少占农作物总产值的1/5以上。 2)传播植物病害 蚜虫、飞虱、叶蝉传播病毒病,害虫为害后的伤口有利于病原菌侵染、发生。 3)与人畜健康的关系(卫生害虫或家畜害虫) 对人蓄的直接取食、蜇刺、骚扰。吸血可致慢性贫血。蜇、刺造成皮肤损伤。传播疾病。 2.昆虫的有益方面 益虫:包括直接或间接对人类有利的昆虫,如家蚕吐丝、白蜡虫分泌白蜡等。 1)天敌昆虫捕食性、寄生性昆虫 2)传粉昆虫 在显花植物中,自花授粉和借风传粉的只占5%和10%,约有85%属于虫媒植物。传粉昆虫包括蜜蜂、胡蜂类、榕小蜂类及一些蚁类、蝇类、 蛾类、甲虫类、蝽类、 蝶类、蓟马类等。 3)环境保护资源昆虫 净化环境(如草原“清洁工”蜣螂)。 4) 科研材料昆虫 果蝇cDNA 2000年测出了黑腹果蝇全基因组序列。 生物学家选择研究昆虫作为科学研究材料,从中揭开了很多自然之谜,最突出的例子就是以果蝇(Drosophia melanogaster)为材料发展起来的遗传学。以昆虫为研究材料的优点:昆虫易于饲养,生活周期短,能在短时间内获得大量个体;昆虫是开放循环的动物,器官和内分泌腺的移植比较容易,无脊椎动物的生理问题很多都是以昆虫为实验材料研究的;昆虫作为研究材料不像灵长类动物容易受到社会和道德约束。 5)工业原料昆虫 绢丝昆虫(蚕、蚱蚕),五倍子(五倍子蚜),虫蜡(白蜡虫),胭脂等。 6)药用昆虫 《神农本草经》中记载药用昆虫21种,《本草纲目》和《本草纲目拾遗》两书共记载药用昆虫88种。如冬虫夏草、斑蝥、蚂蚁等现已知有药用价值的300余种。 7)食用昆虫 8)饲料昆虫 黄粉虫、家蝇是禽、畜、鱼、鸟等的优良饲料。 9)观赏昆虫 包括色彩鲜艳、图案精美、形态奇特、鸣声动听、好斗成性,能发营光的昆虫。

普通昆虫学

普通昆虫学 概述 一、普通昆虫学考试科目包括: 普通昆虫学。 二、考试比例: 基础理论80%,昆虫学发展现状20%。 三、题型结构: 名词解释10分(20小题,每题0.5分,占10%) 拉丁学名10分(中、拉互换等形式,10小题,每题1分,占10%) 填空或选择题30分(30空或题,每1空或题0.5分,占30%) 编制昆虫分目或科检索表20分(20个科目,占20%) 简答题20分(4小题,每题5分,占20%) 论述题10分(1题,占10%) 四、考试时间:3小时。 五、参考教材: 1. 雷朝亮,荣秀兰主编,《普通昆虫学》,中国农业出版社,2003,8 2. 彩万志主编,《普通昆虫学》,中国农业大学出版社,2001,7 一、考查目标: 普通昆虫学是一门理论性及实践性均较强的植物保护专业基础课。掌握昆虫的外部形态结构、生物学特性、生态学、内部解剖以及昆虫分类。考核内容包括基本理论知识、基本操作技能和昆虫学发展前沿动态。 二、考试内容: 1绪论 (1)节肢动物门及各纲的特征; (2)昆虫纲的特征 2昆虫的外部形态 (1)昆虫身体的一般构造:体躯的基本构造;体躯的分节方式;分节的附肢 (2)昆虫的头部:头部的分节、头壳的构造、头式、头部的感觉器官、口器 (口器类型、为害特点及与害虫防治的关系) (3)昆虫的胸部:胸部构造的特点、胸部的基本构造(前胸、具翅胸节)、胸足的构造及其类型、翅(构造及变化、关节、翅脉及脉序、翅室、连锁和飞行) (4)昆虫的腹部:腹部构造的特点、腹部的基本构造、腹部的附肢 (外生殖器、尾须、无翅亚纲腹部的附肢、幼虫的腹足) 3昆虫的生物学 (1)昆虫的生殖方式:两性生殖和孤雌生殖、多胚生殖、卵胎生和幼体生殖 (2)昆虫的胚胎发育:卵的类型及产卵方式、卵的构造 (3)昆虫的胚后发育:孵化、生长发育、变态(增节变态、表变态、原变态、不全变态、全变态)、幼虫期、蛹期、成虫的形成

定量测定重组昆虫杆状病毒滴度的方法

定量测定重组昆虫杆状病毒滴度的方法 摘要 本发明提供一种定量测定重组昆虫杆状病毒滴度的方法,该方法利用重组昆虫杆状病毒感染昆虫细胞后会干扰宿主细胞的生长和复制,通过酸性磷酸酶法检测细胞的数量实现定量测定重组昆虫杆状病毒滴度。该方法灵敏度高,准确性好,所需试剂廉价易得;操作简便,技术容易掌握;耗时较短,效率更高。 说明 定量测定重组昆虫杆状病毒滴度的方法 技术领域 [0001] 本发明涉及病毒滴度测定,具体地,涉及一种定量测定重组昆虫杆状病毒滴度的方法。背景技术 [0002]自从80年代初发现杆状病毒科核型多角体病毒的多角体蛋白基因(polh)的强启动子特性后,Smith and Summer [Smith GE, MD Summers and MJ Fraser.Production ofhuman beta interferon in insect cells infected with a baculovirus expressionvector.Mol Cell Biol.1983; 3 (12): 2156-2165]首次建立了杆状病毒表达系统(Baculovirus Expression Vector System, BEVS)。杆状病毒表达系统已成为当今基因工程领域四大表达系统之一,与大肠杆菌、酵母哺乳动物细胞表达系统相比,BEVS在以下四个方面具有特殊的研究价值:(I)作为超高效的真核基因表达系统,生产有用的目的蛋白; [2]作为基因工程病毒杀虫剂,提高害虫防治效率;(3)研究杆状病毒基因组的结构和功能;(4)研究真核基因的表达调控机制。杆状病毒表达载体系统已成为研究各种原核蛋白和真核蛋白的非常有效和广泛使用的工具[李卫国,王厚伟,牟志美,石连辉.昆虫重组杆状病毒获得技术研究展望.山东农业大学学报(自然科学版).2003,34(1): 134-138]。 [0003] 检测病毒滴度的方法有终点稀释法和空斑法。终点稀释法是常用检测病毒滴度的方法,具有简便、快速的特点。它是将病毒进行梯度系列稀释后感染细胞,通过检测50%组织细胞感染量(TCID5tl)来判定病毒滴度。空斑技术最早是由Dulbecco建立[DulbeccoR.-Production of plaques in monolayer tissues by using single particles ofanimal virus.Proc Nat Acad Scil952; 38 (8): 747-752], Hink 和Vial 后来把这项技术应用于杆状病毒的研究工作。空斑法是将适量病毒感染细胞后,病毒在感染的细胞内复制、增殖并释放出游离病毒粒子,这些游离病毒粒子由于受到琼脂糖固定培养基的限制,只能感染邻近的细胞。经过几个感染周期以后,这些被感染的细胞均死亡而不被中性红染色,周围的活细胞则被染成红色,于是在最初被病毒感染的细胞周围形成一个无色透明区域,即空斑。通过计数空斑的数量即可判定病毒滴度。

第二章 昆虫行为学中的一些基本概念和基本行为型(文字)

第二章昆虫行为学中的一些基本概念和基本行为型 第一节昆虫行为学的一些基本概念 1. 动物行为谱 2. 行为发育的敏感期 3. 雌雄同体 4. 行为反应的疲劳现象 5. 刺激过滤 6. 信号刺激 1. 行为谱(ethogram):行为谱就是一个物种正常行为的全部名录或记录. 积累这方面的资料是行为学家的基本任务之一,在不干扰昆虫日常活动的情况下详尽地记录昆虫的行为表现.只有全面掌握了昆虫的正常行为行为,才能设计一些有意义的实验以便研究行为的因果关系. 每一种昆虫都有自己的行为谱. 昆虫行为谱可分成一些大的行为单元,在此基础上也可再分成许多更小的单元.如求偶行为,取食行为,交配行为等;同时求偶行为是一个过程,它是由许多不同的特定行为组成. 例:黄守瓜(Aulacophor fermoralis chinens)的取食行为观察 观察: 成虫主要取食黄瓜(Cucumis sativus)和南瓜(Cucurbita moschata)叶片,在取食时常以身体为半径用口器在叶面旋转咬食“划圈” 然后再取食圈内的叶组织,“划圈”取食成为黄守瓜危害的典型特性。其同属的黄足黑守瓜(A.cattigarensis)则主要取食丝瓜,而且几乎不发生划圈取食行为. 两个非常接近的守瓜为何有根本不同的寄主选择性和取食行为? 愈来愈多的研究显示守瓜的取食选择性及行为与寄主合成的葫芦素显著相关. ?生测实验显示,葫芦素B和E可刺激黄足黄守瓜和黄足黑守瓜取食,葫芦素C也刺 激黄足黄守瓜取食,但对黄足黑守瓜取食无影响.而葫芦素I虽然在低浓度也能刺激两种甲虫取食,但在中高浓度则显著地抑制它们的取食.葫芦素C和I有协同抑制作用. ?因黄瓜和南瓜被虫害后可诱导产生葫芦素I,故黄足黑守瓜不取食黄瓜和南瓜.只取食 丝瓜. ?黄足黄守瓜为了克服其诱导产生的葫芦素I,不得不采用划圈方式阻断圈外叶组织被 诱导合成的葫芦素I迁移到圈内,以保证能取食圈内的叶组织. ?而丝瓜在取食前后均只含有刺激取食的葫芦素B和E,使得黄足黑守瓜可直接取食. 昆虫行为观察的原则 ①熟悉研究对象,坚持长期跟踪观察 行为类型多且存在变异性,有些行为只能偶尔看到。因此,行为观察要花费大量的时间。 ②在不干扰昆虫的情况下观察 避免或减轻观察者对所观察昆虫的干扰可采取方法:一是观察者隐藏起来,二是安置各种自动拍摄或录象设备。 ③昆虫个体的鉴定和识别 对每个个体的识别和观察比生物学任何其他领域的研究更为重要。这样才能准确地知道不同个体之间发生的关系如何。如用标记物、无线电遥测技术等。

昆虫的习性与行为

第六章昆虫的习性与行为 习性(habits)是昆虫种或种群具有的生物学特性,亲缘关系相近的昆虫往往具有相似的习性,如天牛科的幼虫均有蛀干习性,夜蛾类的昆虫一般有夜间出来活动的习性,蜜蜂总科的昆虫具有访花习性等等。 行为(behavior)是昆虫的感觉器官接受刺激后通过神经系统的综合而使效应器官产生的反应。研究昆虫行为的科学称昆虫行为学(insect ethology)。该方向的研究自1973年Frisch,Lorenz和Tinbergen以其出色的行为学研究获得诺贝尔奖后进展非常迅速,出现了大量的论著。 第一节昆虫的主要习性与行为 一、昆虫活动的昼夜节律 昆虫的活动在长期的进化过程中形成了与自然中昼夜变化规律相吻合的节律,即生物钟(biological clock)或昆虫钟(insect clock)。绝大多数昆虫的活动,如飞翔、取食、交配等等均有固定的昼夜节律。 日出性或昼出性昆虫(diurnal insect):白天活动的昆虫; 夜出性昆虫(nocturnal insect):夜间活动的昆虫; 弱光性昆虫(crepuscular insect):只在弱光下(如黎明时、黄昏时)活动。 由于自然中昼夜长短是随季节变化的,所以许多昆虫的活动节律也有季节性。昆虫活动的昼夜节律表面上看似乎是光的影响,但昼夜间还有不少变化着的因素,例如湿度的变化、食物成分的变化、异性释放外激素的生理条件等。 二、食性与取食行为 (一)食性(feeding habit) 食性就是取食的习性。昆虫多样性的产生与其食性的分化是分不开的。通常人们按昆虫食物的性质,而把它们分成 植食性(phytophagous):以植物活体为食,约占昆虫总数的40%一50%,如粘虫、莱蛾等农业害虫均属此类。; 肉食性(carnivorous):以动物活体为食; 腐食性(saprophagous):以动、植物尸体、粪便为食; 杂食性(omnivorous):以动、植物活体、尸体、粪便为食。 根据食物的范围,可将食性分为 多食性(polyphagous):以多个科的植物为食料,约占昆虫总数的40%一50%。寡食性(oligophagous):是以1个科或少数近缘科植物为食料,如菜粉蝶取食十字花科植物,棉大卷叶螟取食锦葵科植物等。 单食性(monophagous):是以某一种植物为食料,如豌豆象只取食豌豆等。 昆虫的食性具有它的稳定性,但有一定的可塑性。许多全变态昆虫成虫期的食物与幼虫期的完全不同,其他变态类的昆虫成虫与若虫或稚虫的食性相似。(二)取食行为昆虫的取食行为多种多样,但取食的步骤大体相似。如植食性昆虫取食一般要经过兴奋、试探与选择、进食、清洁等过程,而捕食性昆虫取食的过程一般为兴奋、接近、试探和猛扑、麻醉猎物、进食、抛开猎物、清洁等过程昆虫对食物有一定的选择性,用以识别和选择它的食物的方式则是多种多样的,但多以化学刺激作为决定择食的最主要的因素。 三、趋性(taxis) 趋性就是对某种刺激有定向的活动的现象。根据刺激源可将趋性分为趋热性、趋光性、趋湿性、趋声性等等。根据反应的方向,则可将趋性分为正趋性和负趋性

大豆害虫天敌昆虫的研究概况

吉林农业大学学报2002,24(3):33~36,40 Journal o f Jilin Agricultural University 大豆害虫天敌昆虫的研究概况 刘新茹1X ,孙晓玲2,任炳忠2 (1.北华大学理学分院,吉林吉林132013;2.东北师范大学生命科学院,吉林长春130024) 摘要:根据近年来的研究现状,对大豆害虫天敌昆虫的研究概况进行了综述,并对其发展趋势加以展望,以期为广大农业、植物保护工作者提供参考。 关键词:大豆;害虫;天敌昆虫 中图分类号:Q968.2文献标识码:A文章编号:1000-5684(2002)03-0033-04 A Su rvey of Studies on Natura l Enemy Insects of Soybean Pests LI U Xin-ru1,SUN Xiao-ling2,RE N Bing-zhong2 (1.College o f Science,Beihua U niversity,Jilin,Jilin132013,China;2.College o f Li f e Science, Northeast No rmal University,Changchun,Jilin130024,China) Abstract:Based on the present situations in this field,the paper presents a survey of the studies on nat-ural enemy insects of soybean pests.It also prospects the future trends with the intention of providing ref-erences for people engaged in agriculture and plant protection. Key words:soybean;pest;natural enemy insects 大豆是重要的油料、粮食和轻工业原料作物,是人类食品的重要蛋白质来源,有着广泛的工业用途和医学价值,同时在农业生态系统中起着维持能量平衡的重要作用,它以独特的优点,在国民经济中占据着重要的地位。近几十年来,大豆生产发展迅速,栽培面积迅速增长,大豆害虫防治同时也迅速受到科学研究工作者的广泛关注。化学防治在世界大豆生产中曾经起过积极的作用,但是由于它具有:1能够引起害虫的抗药性;o杀伤天敌、破坏自然生态平衡并引起大豆害虫再猖獗或次要害虫大发生;?污染环境、产生残毒等弊端,不符合农业可持续发展的要求。随着人类环保意识的不断提高,各种不必使用化学农药来防治大豆害虫的方法日益受到重视[1],其中又以天敌昆虫的利用为重要手段之一。豆田中蕴含丰富的天敌昆虫资源,如何把大量宝贵的自然天敌资源合理地利用起来,是摆在农业和植物保护工作者面前的一项重要任务。随着/可持续发展农业0的提出,大豆害虫天敌的研究愈来愈引起科学研究工作者的广泛关注。根据近年来的研究现状,笔者就大豆害虫的天敌昆虫的研究利用概况综述如下。 1理论基础研究 1.1植物信息素在大豆食叶性害虫天敌选择寄 主过程中的作用机理 昆虫和植物从远古就因营养、繁殖、保护、防卫、扩散等需要而发生了密切的关系,双方在所建立的关系中相互作用、彼此影响,相互选择、相互适应,经亿万年的演化而形成了各种类型的关系[2]。植物挥发性次生物质是一些分子量在100~200的有机化学物质,包括烃类、醇类、醛类、 X作者简介:刘新茹(1954-),女,讲师,主要从事动物学教学和研究工作。 收稿日期:2001-10-20

杆状病毒表达系统及其应用进展

综述与专论 生物技术通报 BI OTEC HNOLOG Y BULLETI N 2010年第10期 杆状病毒表达系统及其应用进展 韦永龙 李轶女 张志芳 沈桂芳 (中国农业科学院生物技术研究所,北京100081) 摘 要: 杆状病毒是节肢动物门的专性寄生病毒,20世纪80年代被开发为表达载体以来,由于其真核表达环境等优点,受到了广泛的重视和研究,短短不到30年的时间里,杆状病毒表达体系的重组载体构建技术,筛选技术得到了很大程度的改进和简化,成为与大肠杆菌、酵母、哺乳动物相并列的四大表达体系之一。在表面展示,类病毒颗粒表达,哺乳动物基因转移,RNA 干扰等方面取得了重要的成果。就杆状病毒表达系统的发展及其应用作一个综述。 关键词: 杆状病毒 BEVS 表达 Advances i n Research and Application of Bacul ovirus Expression Syste m W ei Y onglong L i Y i nv Zhang Zhifang Shen G uifa ng (B i o tec hnology Research Instit ute ,CAAS,B eijin g 100081) Abstrac:t Bacu l ov iruses are ob li g ate l e t ha l pathogens o f arthropodas .They have been h i gh l y va l ued and w ide l y stud ied si nce be i ng explo ited as a expression vector i n 1980s ,for t he ir exce llen t advantag e i nclud i ng eukaryotic express i on env iroment .In l ess t han 30years ,g reat advances have ach i eved i nvolv i ng reco m b i nant baculovirus constructi on and sc reeni ng .T hus ,t he bacul ov irus expressi on vec tor syste m (BEV S)has beco m e one o f the f our m ost popular expression syste m co m prisi ng bacte ri um ,yeasts ,m a mma li an ce lls and bacu loviruses .T he BEV S has been used i n surface d isplay ,v irus li ke particles producti on ,m a mm a lian ce lls gene de livery ,RNA i nterfe r ence ,etc .The deve l op m ent and applica tion o f the BEV S i s reviewed i n this arti c l e . K ey words : Bacu l ov irus BEVS Express i on 收稿日期:2010 04 26 基金项目:国家自然科学基金项目(30770279),国家!863?计划项目(2006AA10A119)作者简介:韦永龙,硕士,研究方向:分子病毒学;E ma i :l w ei yonglong @126 com 通讯作者:沈桂芳,教授,E m ai:l gf sh2008@caas net c n 杆状病毒是一种DNA 双链病毒,基因组约 80-160kb 之间。杆状病毒是节肢动物门的专性寄生病毒,目前已报道有600种以上的昆虫被杆状病毒所感染,包括鳞翅目、膜翅目、双翅目等7个目[1] 。根据包涵体的形态和病毒诱导的细胞病理学特征,杆状病毒分为核多角体病毒属(nucleopolyhedr ovirus ,NP V ) 和颗粒体病毒属(g r anulov ir us ,GV )[2] 。杆状病毒表达系统(baculov ir us e xpression vector syste m,BE VS )是一个利用杆状病毒作为载体,在昆虫培养细胞或虫体中表达外源蛋白的真核表达系统。具有安全性高,真核修饰环境,容量大,表达量高等特点,自Sm it h GE 等于1983年利用A c NPV 成功表达外源蛋白以来,经过不到30年的发展,杆状病毒表达系统已经成为当今基因工 程四大表达系统(杆状病毒、大肠杆菌、酵母、哺乳动物 细胞表达系统)之一。 杆状病毒基因组较大,不易通过常规酶切连接载入外源基因,所以通常是将外源基因连接到转移载体上,此类转移载体含有病毒的两个同源臂,一个或多个杆状病毒启动子,将外源目的基因插入到启动子下游之后,与杆状病毒重组,获得重组病毒,将重组病毒纯化,感染昆虫细胞或虫体,外源基因随着病毒的复制的而获得表达。 1 重组杆状病毒的构建和纯化 最早的重组病毒构建使用的是野生病毒,当病毒与转移载体发生重组之后,病毒的多角体蛋白基因受到破坏,不能形成多角体,感染这种重组毒株的

昆虫病原微生物研究进展

2 国内外研究进展 2.1 主要研究应用类群 昆虫病原真菌是昆虫病原微生物中最大的一个类群, 共有 100 多个属 700 余种, 分属于真菌的半知菌亚门、接合菌亚门、鞭毛菌亚门、子囊菌亚门及担子菌亚门中, 大部分是兼性或专性病原体。在含有昆虫病原真菌的 100 多个真菌属中, 约 50 多个属于半知菌亚门。目前已在生产上得到应用的主要有白僵菌、绿僵菌、拟青霉、莱氏野村菌、汤普森被毛孢、蜡蚧轮枝菌等。 3. 1 昆虫病原真菌的入侵机理 根据报道 ,白僵菌、绿僵菌、汤普生多毛孢、莱氏野村菌与根虫瘟霉在入侵寄主昆虫体内直至使昆虫死亡的过程中均大致有下面 4 个阶段。 3. 1. 1 分生孢子附着于寄主体表 ,产生或不产生附着孢。 3. 1. 2 附着的分生孢子产生胞外酶 ,主要是几丁质酶和各种不同的蛋白酶类 ,可分解寄主昆虫的体壁。 3. 1. 3 萌发的孢子侵入寄主昆虫体内。 3. 1. 4 菌丝体在虫体内生长 ,消耗虫体内营养并分泌毒素杀死寄主昆虫。 许多资料报道认为:病原真菌分泌的毒素是昆虫死亡的主要原因。较新近的对金龟子绿僵菌侵机理更为细致的研究认为:几丁质酶和蛋白酶类以及真菌毒素的产生与昆虫病原真菌的致病力有关。国外专家经系统地研究绿僵菌的酶系 ,认为弹性凝乳蛋白酶的活性决定绿僵菌的侵染力 ,并且对编码弹性凝乳蛋白酶的基因进行了克隆 ,准备在植物中选用这种基因[ 23 ],这为用分子生物学技术改良菌株或育种创造了条件。 昆虫病原真菌代谢产物及其作用 昆虫病原真菌的代谢产物从作用上可分为 3 类。除了可杀死昆虫的毒素外 ,还有对植物生长有调节作用的激素类物质以及对人体有保健作用的营养物质 ,有些真菌的分泌物还可抑制植物病害的发生。 4. 1 产生杀虫毒素的昆虫病原真菌的主要类别 目前已报道的可以产生毒素的昆虫病原真菌主要包括球孢白僵菌和卵孢白僵菌 ,它们在孢子萌发 及菌丝生长中均能分泌毒素。绿僵菌的培养滤液和菌丝体中均能提取出毒素物质。虫霉菌也能产生毒 素 ,主要发现在冠耳霉( Conidiobol us coronata)的培养液中,尖突耳霉( C. apiculata) 也产生毒素。拟 青霉属的种类、镰刀菌的许多种类、莱氏野村菌及蜡蚧轮枝孢菌均产毒素。虫草属( Cordycepin)的种类 在培养物中可提取出毒素。有报道认为交链孢属的链格孢菌也有毒素产生 2 国内、外已报道的真菌杀虫剂种类 从20 世纪 60 年代以来,欧美国家及日本在昆虫病原真菌的应用上取得了一些突破。20 世纪 90 年代报道的真菌杀虫剂有 7 种类 24 个商品,分属 8 个国家(名录略写) ,以后报道增至 8 种类 26 种商 品[2 ] 。2000 年还报道了美国密西西比地区防治白蚁 Ret icul i termes f lavi pes 使用的由金龟子绿僵菌制 成的商品“Bioblat”。中国目前能工厂化生产的种类有白僵菌、绿僵菌 ,拟青霉中有 2 种已得到应用[ 2 ]

昆虫记导读

《昆虫记》导读 法布尔著孙明珍王晓慧编中国对外翻译出版有限公司出版 三(3)张予然家庭 让·亨利·法布尔是法国著名的昆虫学家、动物行为学家、作家,一生致力于对昆虫的研究。不管生活多么艰苦、工作多么繁忙,他从没放弃过对昆虫的研究。他深入昆虫世界,怀着无限兴致和热情详细地观察了昆虫的生活和为生活以及繁衍种族所进行的斗争,然后将其观察所得记录了详细确切的笔记,真实地纪录下昆虫的本能与习性,完成了共计10卷的《昆虫记》这部巨著。 《昆虫记》不仅是一部科学巨著,也是一部讴歌生命的宏伟诗篇;不仅洋溢着对生命的敬畏之情,更蕴含着追求真理、探求真相的精神。 《昆虫记》是优秀的科普著作,将昆虫鲜为人知的生活和习性生动地揭示,使人们得以了解昆虫的真实生活情景。 《昆虫记》是公认的文学经典,行文生动活泼,语调轻松诙谐,充满盎然的情趣,透过昆虫世界折射出社会人生,渗透着作者对人类的思考,充满对生命的关爱之情、对自然万物的赞美之情,将科学性和人文性紧密结合起来。 《昆虫记》最突出的特点是运用拟人手法进行描写,每只昆虫好像都是作者的朋友,从中可以看出作者对生命的敬畏。 达尔文称法布尔为“无与伦比的观察家”,雨果称其为“昆虫学的荷马”,法国文学界以“昆虫界的维吉尔”为称号推荐其为诺贝尔奖候选人。 让我们跟随法布尔,走进神奇的昆虫世界吧。 每章讨论话题 第一章我的荒石原 1、书摘:“在我很小的时候,我就已经有一种与自然界的事物接近的感觉。” 你喜欢大自然吗?你对自然界中的什么感兴趣呢?你在自然界中看到过哪些有趣的事呢? 2、书摘:“(对于昆虫)从小就没有老师教过我,更没有指导者,而且常常

没什么书可看。不过,我只是朝着我眼前的一个目标不停地走,这个目标就是有朝一日在昆虫的历史上,多少加上几页我对昆虫的见解......对于当时我那种初次学习的勇气和决心,至今我都感到非常骄傲。” 法布尔达到他的目标了吗?你怎样理解这段话?哪件事曾经使你为自己骄傲? 3、作者偷鸟蛋被牧师制止后,明白了两件事:偷鸟蛋是件残忍的事;鸟兽同人类一样,它们各自都有自己的名字。你对小动物做过残忍或善意的事情吗?你认为鸟兽是和人类一样有情感吗? 4、奋斗四十年之后,作者有了属于自己的乐园——荒石原。荒石原是个怎样的地方?它为什么会成为作者钟情的宝地?哪些“居民”居住在那里?在作者眼里,它们从事着怎样的职业?在家里、校园里或是小区里,有你钟情的宝地吗? 第二章螳螂——挥舞着镰刀的斗士 1、你见过螳螂吗?作者把它比喻为美丽优雅的少女,他是如何描述螳螂的外表的?你觉得螳螂像什么? 2、除了美丽的少女,作者对螳螂还用了哪些“赞誉之辞”?那螳螂的本性又如何呢? 3、对于螳螂腿上的小硬钩,作者有许多惨痛的记忆,甚至每当想到它们都会有一种难受的感觉。你理解这种感受吗?在和动物接触的过程中,你有过什么样的记忆?什么经历和感觉让你记忆犹新? 4、为什么说螳螂是解剖学专家又是心理学专家呢?在捕食过程中它运用了什么样的心理战术?螳螂的心理学战术是否给你一些启发呢? 5、作者为什么认为螳螂比狼还要狠毒十倍?你怎样理解螳螂吞噬同类的行为? 第三章蝉——用生命歌唱生活 1、蝉是小朋友都非常熟悉的昆虫,在读这本书之前,你对蝉有着怎样的认识和理解呢? 2、寓言故事中对蝉存在哪些误解呢?

相关文档
最新文档