（农药学专业论文）模式昆虫赤拟谷盗AChE的毒理学特性研究.pdf

摘要 摘要 赤拟谷盗t r i b o l i u mc a s t a n e u m 是鞘翅目中重要的储粮害虫，其直接或间接危害储藏物造 成了严重的经济损失。同时，赤拟谷盗也是一种通用的模式生物，在遗传学、免疫学等研究 领域具有重要的地位。2 0 0 8 年，由全世界1 4 个国家的6 4 个科研小组组成的国际研究团体对 赤拟谷盗进行了完整的基因组测序。结果表明，赤拟谷盗全基冈组包括大约2 亿个核苷酸， 基冈( 或蛋白) 数量大约有1 6 0 0 0 个。这为模式昆虫赤拟谷盗分子生态学、毒理学及功能基 因组学等各个领域的研究带来了巨大的推动作用。 乙酰胆碱酯酶( a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e ，a c h e ；e c3 1 1 7 ) 是生物神经传导中的一种关键 性酶，能够迅速水解兴奋性神经递质乙酰胆碱而保持神经突触传导的正常进行，是有机磷和 氨基甲酸酯类杀虫剂的重要作用靶标。为了阐明赤拟谷盗a c h e 的毒理学特性，本研究在教 育部新世纪优秀人才支持计划( n e c t - 0 4 0 8 5 4 ) 和国家自然科学基金( 3 0 5 7 0 2 3 1 ) 资助下， 对赤拟谷盗a c h e 毒理学特性进行了较为系统的研究，获得了以下主要结果： 1 七种杀虫剂对赤拟谷盗的毒力比较 采用药膜法测定了7 种杀虫剂对赤拟谷盗成虫的急性致死作用。结果表明，这7 种杀虫 剂的l c 5 。各不相同，通过机率值对数值之间的毒力回归方程的结果可知有机磷类杀虫剂对赤 拟谷盗的杀虫效果较氨基甲酸酯类杀虫剂的效果好，其中乙基对氧磷的杀虫效果最好( l c 5 0 = 2 9 5 3 1 2 8 3 4m e l ；阿维菌素也有很好的触杀作用；但氨基甲酸酯类杀虫剂丁硫克百威和 涕灭威对赤拟谷盗成虫的触杀作用并不理想；因此，在进行实仓防治时，可以考虑选择以有 机磷类杀虫剂为主、多种杀虫效果好的杀虫剂合理搭配使用，可达到对赤拟谷盗更好的防治 效果。 2 赤拟谷盗a c h e 的生化毒理学特性研究 2 1 赤拟谷盗a c h e 活性比较研究 比较研究了赤拟谷盗体躯各部分a c h e 的活力。结果表明，赤拟谷盗头部a c h e 活力最 高，胸部次之，腹部活力最低。当用比活力进行分析时，赤拟谷盗头部酶原蛋白的比活力仍 然最高。充分说明赤拟谷盗头部酶原蛋白的活性最强，比活力最高。 值和。值测定的结果表明，赤拟谷盗头部a c h e 对底物的亲和力最高，且其催化能 力最强。因此，在对赤拟谷盗a c h e 性质进行研究时，其头部a c h e 最具代表性，其余部位 可以根据实验需要加以选择。 2 2 杀虫剂对a c h e 的离体抑制作用比较研究 本研究测定了乙基对氧磷、甲基内吸磷、乙基对氧磷、敌敌畏、毒扁豆碱、西维冈、残 两南大学硕十学何论文 杀威和j 。硫克百威共8 种抑制剂对赤拟谷盗a c h e 的抑制作用。研究发现有机磷和氨基甲酸 酯类杀虫剂对赤拟谷盗头、胸、腹a c h e 均有一定的抑制作用，有机磷类杀虫剂对赤拟谷盗 a c h e 的抑制作用更强。其中，乙基对氧磷、甲基内吸磷和甲基对氧磷的抑制作用较好。其抑 制中浓度较其他有机磷类杀虫剂的抑制中浓度更低，氧化乐果和毒死蜱对赤拟谷盗头部a c h e 的离体抑制作用较弱。氨基甲酸酯类杀虫剂对赤拟谷盗头部的a c h e 也有一定的抑制作用， 残杀威对a c h e 的抑制作用优于丁硫克百威，但它们的抑制中浓度均高于有机磷类杀虫剂的 抑制中浓度。 3 赤拟谷盗酯酶同工酶和蛋白质电泳图谱的研究 采用s d s p a g e 法，用考马斯亮蓝r 2 5 0 染色，对赤拟谷盗体躯各部分( 头、胸、腹) 总 蛋向分别进行蛋白质电泳，图谱显示赤拟谷盗胸部的蛋白总量高于头部和腹部，头部蛋白含 量最低，但其种类较多。 酯酶同工酶电泳结果表明赤拟谷盗头部、胸部和腹部的酯酶种类不同，酯酶同工酶分子 量也相差较大，其中头部高分子量的谱带所占比例大于腹部，胸部酯酶同工酶高分子量的谱 带最少；赤拟谷盗体内主要有2 种酯酶同t 酶e s t l 和e s t 2 ，e s t l 含量相对较高，即赤拟谷 盗体内包含a 酯酶和b 酯酶，a 酯酶含量相对较多。4 种杀虫剂对赤拟谷盗酯酶同工酶的抑制 作用强度顺序依次为：对氧磷 毒死蜱 丁硫克百威 马拉硫磷；赤拟谷盗头部的酯酶同工酶对 这4 种杀虫剂均比较敏感。 4 赤拟谷盗a c h e 基因的克隆及序列分析 采用c d n a 末端快速扩增技术( r a c e ) ，克隆得到1 6 8 2b p 的基冈序列( 缺少3 端) ， 该基冈包括由1 5 1 个核茁酸组成的5 - r a c e 末端序列和由1 5 3 1b p 核苷酸组成的开放阅读框 ( o r f ) 。利用该氨基酸在n c b i 站点进行序列分析，找到赤拟谷盗基因组计划所预测的a c h e 基因全汝，寻找其对应的氨基酸序列位置，获得所对应的赤拟谷盗a c h e 基因3 - r a c e 末端， 进而进行序列拼接及分析，从而预测得到2 0 4 7b p 赤拟谷盗a c h e 基因全长。 将预测的赤拟谷盗a c h e 氨基酸序列提交到n c b i ，进行核苷酸与蛋白质( b 乙气s t p ) 同 源性比对，发现该氨基酸序列与赤拟谷盗基因组计划预测的a c h e 的同源性最高，达到9 3 ； 与褐飞虱n i l a p a r v a t al u g e n sa c h e 的同源性达到7 3 ，与黑尾叶蝉n e p h o t e t t i xc i n c t i c e p sa c h e 的同源性达剑7 6 。 通过对赤拟谷盗、果蝇和电鳐a c h e 的氨基酸序列进行比对，发现预测的赤拟谷盗a c h e 具有该家族所有的保守性功能位点：( 1 ) 保守的催化三联体$ 2 5 6 ，e 3 8 5 ，h 4 9 8 ( 2 ) 六个保 守的半胱氨酸残基形成三对二硫键( c 1 0 6 1 3 3 ，c 3 1 0 3 2 5 ，c 4 6 0 5 7 6 ) ：( 3 ) 保守的氧阴离 子洞g 1 6 9 ，g 1 7 0 ，a 2 5 7 ； ( 4 ) f g e s a g 序列。另外与电鳐a c h e 比较发现，赤拟谷盗a c h e 活性位点谷内排列的9 个芳香族氨基酸残基是保守的( w 1 2 3 ，w 1 6 5 ，y 1 8 1 ，w 2 8 9 ，w 3 4 8 ， f 3 8 9 ，f 3 8 9 ，y 3 9 2 ，w 4 9 0 ) 。 i l 摘要 从g e n b a n k 数据库中收集了来自3 7 个物种的5 1 个a c h e 氨基酸序列，结合赤拟谷盗的 a c h e 氨基酸序列，利用d n a m a n 软件构建了a c h e 的分子进化树。结果表明用于分析的所 有的a c h e 基本可以分为4 个大的类群：昆虫a c h e l 类群、脊椎动物a c h e 类群、昆虫a c h e 2 类群和线虫a c h e 类群。赤拟谷盗a c h e 基冈为黑腹果蝇a c h e 基因的直向同源基因 ( o r t h o l o g o u sg e n e ) ，即i i 型a c h e 基因。 关键词：模式昆虫赤拟谷盗乙酰胆碱酯酶生化毒理特性基因克隆 i i i a b s t r a c t a b s t r a c t t r i b o l i u mc a s t a n e u m ( h e r b s t ) ( c o l e o p t e r a ：t e n e b r i o n i d a e ) i sam o s ti m p o r t a n ts t o r e dg r a i n i n s e c tp e s t ，w h i c hd i r e c t l yo ri n d i r e c t l yc a u s e sag r e a td e a lo fe c o n o m i cl o s s m e a n w h i l e ，a sa g e n e r a lm o d e lo r g a n i s m ，zc a s t a n e u mh a si m p o r t a n tr e s e a r c hs t a t u si ng e n e t i c s ，i m m u n o l o g y ，a n d o t h e rr e s e a r c hf i e l d s i n2 0 0 8 ，t h ec o m p l e t en u c l e o t i d es e q u e n c eo fzc a s t a n e u mw a so b t a i n e db y t h ei n t e r n a t i o n a lr e s e a r c hg r o u po f6 4r e s e a r c ht e a m sf r o m1 4c o u n t r i e s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h e g e n o m eo fzc a s t a n e u mi n c l u d e sa p p r o x i m a t e2b i l l i o nn u c l e o t i d es e q u e n c e sa n d16 0 0 0p r o t e i n s ， p r o v i d i n gg r e a th e l pt ot h es t u d yo fi n s e c tm o l e c u l a re c o l o g y ，t o x i c o l o g y ，f u n c t i o n a lg e n o m i c s ，e t c a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e ( a c h e ；e c3 1 1 刀i sak e ye n z y m ec a t a l y z i n gt h eh y d r o l y s i so ft h e n e u r o t r a n s m i t t e ra c e t y l c h o l i n ei nt h en e r v o u ss y s t e m ，t h e r e b ye n d i n gt r a n s m i s s i o no fn e r v ei m p u l s e s a tc h o l i n e r g i cs y n a p s e s a c h ei st h et a r g e to ft w om a j o ri n s e c t i c i d ef a m i l i e s ，o r g a n o p h o s p h a t e s ( o p s ) a n dc a r b a m a t e s t h i sp r o j e c tw a su n d e r t a k e nt oe l u c i d a t et h et o x i c o l o g i c a lr o l eo fa c h ei nz c a s t a n e u m t h es t u d yw a ss u p p o r t e db yt h ep r o g r a mf o rn e wc e n t u r ye x c e l l e n tt a l e n t si n u n i v e r s i t y ( n c e t - 0 4 0 8 5 4 ) a n dt h en a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no fc h i n a ( 3 0 5 7 0 2 3 1 ) t h e m a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1t h et o x i c i t i e so fs e v e ni n s e c t i c i d e sa g a i n s tzc a s t a n e u m t h ee f f i c a c i e so fs e v e n i n s e c t i c i d e s ( i n c l u d i n g d i c h l o r v o s ， a l d i c a r b ， c a r b o s u l f a n ， d e m e t o n - s - m e t h y l ，p a r a o x o n e t h y l ，a b a m e c t i na n do m e t h o a t e ) a g a i n s ta d u l t so fzc a s t a n e u mw e r e d e t e r m i n e db yr e s i d u a li n s e c t i c i d e f i l mm e t h o d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tl c s oo ft h e s ei n s e c t i c i d e s a g a i n s tzc a s t a n e u mv a r i e do b i v i o u s l y b a s e do nt h e l i n e a rr e g r e s s i o nb e t w e e nl o gd o s a g e p r o b i t ， t h et o x i c i c i t i e so fo r g a n o p h o s p h o r u si n s e c t i c i d e s ( o p s ) e x p r e s s e db e t t e rt h a nc a r b a m a t ei n s e c t i c i d e s a m o n go r g a n o p h o s p h o r u si n s e c t i c i d e s ，p a r a o x o n e t h y lw a sm o s te f f i c i e n tw i t hl e a s tl c s 0o f2 9 5 3 1 m g lt h ec o n t a c tt o x i c i t yo fa b a m e c t i na l s oe x h i b i t e dg o o de f f i c a c y f o rc a r b a m a t ei n s e c t i c i d e s ， t h ee f f e c t so fa l d i c a r ba n dc a r b o s u l f a nw e r en o ti d e a l t h ea b o v er e s u l t ss u g g e s t e dt h a tw h e nm i t u r e a p p l i c a t i o no fd i f f e r e n ti n s e c t i c i d e si sa p p l i e d ，o r g a n o p h o s p h o r u si n s e c t i c i d e ss h o u l db et h em a i n p a r ti np r a c t i c e a n di fs ozc a s t a n e u mc o u l db ee f f e c t i v e l yc o n t r o l l e d 2b i o c h e m i c a lt o x i c o l o g yo fa c h ei nzc a s t a n e u m 2 1c o m p a r i s o no fa c e t y l c h o n n e s t e r a s ea c t i v i t i e s a c h ea c t i v i t ya s s a yo nzc a s t a n e u mr e v e a l e dt h a th e a de x p r e s s e dh i g h e s ta n dl o w e s tv a l u e w a sr e c o r d e di na b d o m e n t h e p r o t e i nc o n t e n ta n a l y s i ss h o w e das i m i l a rr e s u l t c o m p a r e db yt h er e s u l t so fk ma n dv m ，t h eh e a do fzc a s t a n e u mp o s s e s sb e s ta f f i n i t yt o w a r d v 丽南大学硕十学何论文 量奠鼍舅寰置皇曼曼曼皇舅皇量| 置皇曼量舅舅曼鼍量曼i i i a t c h i ，m o r e o v e r ，t h ec a t a l y t i ca b i l i t yo fi ti sb e t t e rt h a nt h a to ft h et h o r a xa n dt h ea b d o m e n a c h e f r o mt h eh e a do ft h i si n s e c tc a nb er e p r e s e n t a t i v ew h e nc a r r i e do u tr e l a t e dr e s e a r c h i tj sb e t t e rt o c h o o s et h eh e a da n dt h et h o r a xt od or e s e a r c ha b o u ta c h eo fzc a s t a n e u m ；a c c o r d i n gt ot h en e e d 。 t h ea b d o m e nc a nb em a d ec h o i c ef o rs e l e c t i o n 2 2 nv i t r oi n h i b i t i o no fi n s e c t i c i d e st oa c h e t h ei n h i b i t i o no fa c h ei nzc a s t a n e u mb yd i m e d t h y lp a r a o x o n ，p r o p o x u r ，p h y s o s t i g m i n e ， c a r b a r y la n do t h e ri n h i b i t o r sw a ss t u d i e d t h er e s u l t sr e v e a l e dt h a tt h e s ei n s e c t i c i d e ss h o w e ds t r o n g i n h i b i t o r ye f f e c t st oa c h e ，e s p e c i a l l yf o ro r g a n o p h o s p h o r u si n s e c t i c i d e s ( o p s ) ，a m o n gw h i c h p a r a o x o n e t h y l 、d e m e t o n - s m e t h y la n dd i m e d t h y lp a r a o x o ns h o w sb e t t e re f f e c t s c a r b a m a t e i n s e c t i c i d e sp l a yac o n s i d e r a b l ei n h i b i t o r ye f f e c to na c h e ，a n dp r o p o x u ri sb e t t e rt h a nc a r b o s u l f a n o m e t h o a t ea n dc h l o r p y r i f o se x h i b i t e dp o o ri n h i b i t o r ye f f e c t so na c h e 3e l e c t r o p h o r e t i ca n a l y s i so fe s t e r a s e sa n dp r o t e i nc o m p o s i t i o ni nzc a s t a n e u m p r o t e i nc o m p o s i t i o n so ft h eh e a d t h o r a xa n da b d o m e no fa d u l t so fzc a s t a n e u mw e r es e p a r a t e d b ys d s p a g ea n ds t a i n e dw i t hc o o m a s s i eb r i l l i a n t b l u er 2 5 0 t h ep r o t e i nc o n t e n ti nt h o r a xw a s h i g h e rt h a nt h o s eo fh e a da n da b d o m e n ，a n dt h eb a n d sh a ds o m ed i f f e r e n c ea m o n gt h e m b yp o l y a c r y l a m i d eg e le l e c t r o p h o r e s i s ( p a g e ) ，e s t e r a s ez y m o g r a mo ft h r e ep a r t so fz c a s t a n e u mw a sa n a l y z e d t h ee s t e r a s ei s o z y m eo ft h r e ep a r t sw e r ed i f f e r e n tf r o me a c ho t h e r i nz c a s t a n e u m ，t h ee s t e r a s ei s o z y m ew a sm a d eu po fm a i n l y2b a n d s e s t la n de s t 2 ，a n dt h ec o n t e n t o fe s t li sh i g h e s t f u r t h e r m o r e ，t h em o l e c u l a rw e i g h t ( m w ) o fi s o z y m e sw a sg r e a t l yd i f f e r e n t f o r t h eh e a d ，t h ep r o p o r t i o no fh i g h e rm wi sg r e a t ；w h i l ef o rt h et h o r a x ，t h ec o m p o s i n go fl o w e rm w w e r em a j o r t h ei n h i b i t i o np a t t e r nw a sa s s a y e db yp a g e t h eo r d e ro ft h e i re f f i c a c yw a s ：p a r a o x o n c h l o r p y r i f o s c a r b o s u l f a n m a l a t h i o n t h ee s t e r a s ei s o z y m eo ft h eh e a dw a sr e l a t i v e l ym o r e s e n s i t i v et h a no t h e r s 4m o l e c u l a rc l o n i n ga n ds e q u e n c ea n a l y s i so fc d n a so fa c i i ei nzc a s t a n e u m a c h ei n s e n s i t i v i t yi saf r e q u e n tr e s i s t a n c em e c h a n i s mi ni n s e c t s t oe l u c i d a t et h em o l e c u l a r m e c h a n i s mo fa c h e - m e d i a t e dr e s i s t a n c e ，1 6 8 2 b pc d n af r a g m e n to fa c h eg e n ei nzc a s t a n e u m w a sg e n e r a t e db yg e n es p l i c i n gm e t h o d t h i sf r a g m e n tc o n s i s t e do f 1 51n u c l e o t i d ea c i do f5 u n t r a n s l a t e dr e g i o n s ( u t r ) a n da no p e nr e a d i n gf l a m eo f1 5 3 1 b pn u c l e o t i d e s s e q u e n c ea n a l y s i so f t h i sf r a g m e n tb yt h ew e bo fn c b ii tw a ss i m i l a rt op r e d i c t e da c e t v l c h o l i n e s t e r a s ef r o mzc a s t a n e u m t h ec o r r e s p o n d i n gc o d e st o3 - e n da l s oc o u l db ef o u n d t h e nt h ef u l l l e n g t hg e n eo fa c h ew a s g e n e r a t e db yg e n es p l i c i n gm e t h o d t h ep r e d i c t e da m i n oa c i d sc o n t a i n e da l lt h et y p i c a lr e s i d u e so fa c h e ：t h et h r e er e s i d u e s ( s 2 56 ， e 3 8 5 ，h 4 9 8 ) t h a tp u t a t i v e l yf o r mt h ec a t a l y t i ct r i a d ，t h eo x y a n i n oh o l e ( g 1 6 9 ，g 1 7 0 ，a 2 5 7 ) ，a n d t h es e q u e n c ef g e s a g , t h ec o n s e r v e da r o m a t i cr e s i d u e s ( w 1 2 3 ，w 1 6 5 ，y 1 8 1 ，w 2 8 9 ，w 3 4 8 ，f 3 8 9 ， a b s t r a c t f 3 8 9 ，y 3 9 2 ，w 4 9 0 ) c o m p a r e dt ot o r p e d oc a l i f o r n i c aa c h e m o l e c u l a rp h y l o g e n e t i ct r e eo f5 1a c h ea m i n oa c i d s e q u e n c e sf r o m3 7s p e c i e sw e r e c o n s t r u c t e d r e s u l t ss h o w e dt h a ta l la c h eg e n e sw e r ed i v i d e di n t of o u rd i s t i n c tm a i ng r o u p s ：i n s e c t t y p eia c h eg e n e ，v e r t e b r a t ea c h eg e n e ，i n s e c tt y p ei ia c h eg e n ea n dn e m a t o d ea c h eg e n e t h ea c h eg e n ef r o mzc a s t a n e u mi sa no r t h o l o g o u sg e n et on m e l a n o g a s t e r ，t h a ti s ，t h et y p ei i a c h eg e n e k e yw o r d s ：t r i b o l i u mc a s t a n e u m ；a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e ；b i o c h e m i c a la n dt o x i c o l o g i c a l p r o p e r t i e s ；g e n ec l o n i n g v i i 独创性声明 学位论文题目：搓盎昆虫焘挞釜盗坠曼的壹堡堂挂性婴窒 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了 特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁 在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者： 圣磅叩 签字日期：2 0 0 9 年5 月2 0 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：& i 不保密，口 保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：葶两1导师签名：多翟节 签字日期v 1 年口( 月2 日签字日期：必归占月笋日 t f 文献综述 文献综述 1 赤拟谷盗 赤拟谷盗t r i b o l i u mc a s t a n e u m ( h e r b s t ) 是一种具有重要经济意义的储藏物害虫，其在农 产品储藏和害虫防治等方面具有重要的意义。目前，赤拟谷盗基冈组测序计划的顺利完成更 为以赤拟谷盗作为模式昆虫的研究奠定了坚实的基础。 1 1 赤拟谷盗的分类地位 赤拟谷盗zc a s t a n e u m ( h e r b s t ) ，英文名：r e d ( r u s t - r e d ) f l o u rb e e t l e 隶属于鞘翅目c o l e o p t e r a ， 拟步甲科t e n e b r i o n i d a e ，拟谷盗属t r i b o l i u m ，别名有：d e r m e s t e sn a v a l i s ，t e n e b r i oc a s t a n e u s ， h a l e r i ac a s t a n e a ，u l o m af e r r t t g i n e a ，m a r g u sc a s t a n e u s ，s t e n ef e r r l t g i n e a 和t r i b o l i u mf e r r l 比g i n e u m 1 7 9 2 年金梳龟甲科( c o l y d i u m ) 成为一属独立的分类单元【l l 此时，英国博物学家w i l l i a m s h a r pm a c l e a y 提出了赤拟谷盗这个名字，并沿用至今，其上e 模保存在德国柏林博物馆。 t r i b o l i u m 最初片j 于一种杂草的命名【2 1 。它是一种古老的药剂，用于从稻草中分离的谷物 的茎秆，然后再把谷粒从中分离出来。赤拟谷盗可以看作肉眼可见的t r i b u l u m ，因为赤拟谷 盗体躯明显分为三部分：头、胸、腹。c a s t a n e u m 是一个形容词，它在h e r b s t 鉴定昆虫过程中 用来形容昆虫的体色，它形容该虫的颜色和一种栗子的颜色相同【2 1 。 1 2 赤拟谷盗的形态特征 卵：长约0 6m m ，宽约0 4m m ，椭圆形，乳白色，表面粗糙无光泽。 幼虫：成长幼虫体长6 7m m 。细跃，圆筒形，稍扁。头顶略隆起，头部淡褐色。侧单眼 2 对，黑色。触角刚毛状3 节，长为头长1 2 。额中线每侧后端稍凹入。胴体1 2 节，有光泽， 散生黄褐色细毛，各节前半部淡褐色，后半部及节间淡黄白色。末节末端有1 对黑褐色臀叉， 腹面有1 对肉质指状突。背线很细，腹面及足均为淡黄白色。幼虫一般5 8 龄，环境不适时可 至1 2 龄。 蛹：长约3 0 3 7m m ，宽约1 0m m 。全体淡黄色。复眼黑褐色，肾形，位丁触角基部。 口器褐色。前胸背板密生小突起，近前端尤多，上生褐色细毛。鞘翅伸达腹部第四：i 了。各腹 节后缘淡黑褐色，自第5 节以后略向腹面弯曲。末节有黑褐色刺1 对，第1 7 节近背面两侧各 着生侧突1 个。 成虫：体长3 o 3 7m m ，宽0 9 7 1 2 6m i l l 。扁平、长椭圆形。全身褐色，有光泽。头部扁 阔，密布小刻点，前缘两侧扁而突出。复眼长椭圆形，黑色，着于突出部后方。腹面两复眼 间的距离约与复眼直径相等。触角锤状，1 1 节，末端3 节显著膨大。小盾片早长方形。鞘翅 上有】0 条纵条纹，纹问列生小刻点，腹部可见5 节，雄虫的前足股节腹面基部有一个卵圆形 的浅窝，雌虫无此特征。雄虫寿命约5 4 7 天，雌虫约2 2 6 天。 1 两南入学硕十学位论文 1 3 赤拟谷盗的发生与危害 1 3 1 赤拟谷盗的生物学特性 赤拟谷盗成虫喜黑暗，有假夕e 性、群集性。飞翔力不强。一年发生4 5 代，g g - l l 地区1 2 代。以成虫群集于仓内粮袋、围席及缝隙内越冬。成虫羽化后1 - 3 天开始交配，交配后3 8 天 开始产卵，产卵期长达1 7 0 天。卵散产于粮粒表面或缝隙内以及碎屑中，卵表附有黏液，碎 屑黏附其上，故卵不易被发现。幼虫孵化后即在粉屑中取食，幼虫老熟后即在粉屑中化蛹。 各虫态历期一般分别为：卵：3 - 9 天；幼虫：2 5 8 0 天；蛹：4 1 4 天；一个世代：3 2 1 0 3 大。 越冬雌虫产卵前期平均约1 2 9 2 天，越冬世代平均约1 8 2 9 天；成虫寿命2 2 6 5 4 7 天，雄虫寿 命较长，最长可达3 年。赤拟谷盗为喜温动物，最适发育温度2 7 - 3 0 。相对湿度7 0 ，温度 3 0 完成一代需2 7 天左右。 1 3 2 赤拟谷盗的危害特点 赤拟谷盗除直接取食储藏物外，其成虫体上的臭腺还能分泌含苯醌( 一种致癌物质) 的 臭液，使被害物发生腥霉臭气，面粉被害结成块状，导致变色发臭不能食用，造成极为严重 的损失【3 】。同时，该虫也是谷物产品的间接污染物，由于污染造成某些油料作物的损失比其他 蛀食性储粮害虫还要严重。在澳大利亚，赤拟谷盗已成为油菜籽的重要害虫，特别是对表层 货物【4 1 。一般认为赤拟谷盗是一种粉食性或后期性害虫，在我国，通常人们将赤拟谷盗列为后 期性害虫，是小麦的次要害虫。但有学者研究发现，赤拟谷盗在我国的储藏原粮如小麦中常 有发生，甚至发生会达到相当高的密度。 另外，赤拟谷盗还是一种人畜共患寄生虫猪克氏伪裸绦虫的中间寄主闭。克氏伪裸头绦虫 是一种人畜共患寄生虫，寄生于人和猪的小肠内引起疾病。我国上海、陕西、贵州等省市曾 相继报道相关病例。由于该虫的中间宿主为赤拟谷盗，因此对赤拟谷盗的防治可以为克氏伪 裸头绦虫引起的疾病的有效防治提供科学依据。 1 4 赤拟谷盗的抗性问题 防治储藏物害虫常用的方法是运用熏蒸剂。磷化氢( r n 3 ) 是一种广泛应用于储物害虫防 治的熏蒸荆，目前还没有更好的备选熏蒸剂，因而p h 3 仍是储藏物害虫治理中不可或缺的一种 重要药剂f 6 。据报道，澳大利亚每年大约有8 0 的储粮、我国每年大约有9 0 的储粮需要p h 3 进行熏蒸，由此可见，p h 3 在储粮害虫防治中扮演着极为重要的角色嘲。然而，由于长时间的 使用p h 3 和持续的选择压力，近3 0 年来，在世界范嗣内许多主要储粮害虫对其产生了十分严重 的抗药性，使p h 3 的应用面临新的挑战。 关于赤拟谷盗对p h 3 的抗性，早在1 9 7 2 至u 1 9 7 3 年的全球调查时，已发现抗性品系。其中， 中国上海和北京各发现1 个抗性品系，以后陆续有关于赤拟谷盗抗性的报导。如1 9 7 6 年在美国 发现1 个低抗性品系【9 l ；1 9 8 1 年巴西、牙买加和印度等地发现了2 5 个抗性品系，其抗性倍数为 2 4 倍【1 0 l ；同年在澳大利亚新南威尔士州发现1 1 个低抗性品系【1 1 1 ；1 9 8 3 年在孟加拉发现1 个较强 2 文献综述 抗性的品系，p h 3 浓度0 1 6g m 3 处理7 2 小时死亡率才j 送1 0 0 1 2 】；1 9 8 6 年发现1 个采自印度的抗 性品系，以0 3 5 0 4 1m g t , 的p h 3 处理3 天，死亡率分别为8 0 和8 9 【1 3 j 。1 9 8 9 年在非洲和亚洲 的热带和亚热带地区发现抗性品系3 9 个【1 4 1 。1 9 9 0 年在美国发现了8 个低抗性品系【1 5 】；同年在澳 大利亚昆士兰州采集到1 个抗性倍数为1 1 5g h m 3 的抗性品系【1 6 】；1 9 9 4 年在印度发现1 个抗性 系数为4 5 倍的品系【1 7 1 。1 9 9 9 年在澳大利亚昆士兰州采集到一个抗性品系，抗性是f a o 抗性鉴 别剂量的1 2 7 倍【1 8 】；同年采自越南的赤拟谷盗，发现其中2 个品系对p h 3 产生了抗药性【1 9 j ；2 0 0 1 年发现印度的赤拟谷盗对p h 3 产生了严重抗性 7 1 。我国从1 9 7 5 年开展p h 3 抗性考察工作，李雁 声( 1 9 9 4 ) 报导：在1 9 8 6 年以前，用f a o 鉴别剂量检测均未发现死亡率低于5 0 的品系：1 9 8 9 年在广东的调查也没有发现抗性品系；1 9 9 1 年在湖北和浙江分别发现低抗性的赤拟谷盗品系 删。2 0 0 0 年发现河南安阳高抗品系，该品系的l c 9 9 9 值为7 6 0m g l ，是f a o 抗性鉴别剂量( 0 0 4 m g l ) 的1 9 0 倍【2 1 1 。2 0 0 3 年又发现山东齐河和河南商丘品系的抗性系数高达敏感品系的4 4 9 倍 和2 1 2 倍【2 2 1 。2 0 0 4 年的调查发现赤拟谷盗湖北十堰和湖南常德品系对p h 3 产生了低抗性，抗性 倍数分别为5 8 和2 2 倍【2 3 】；同年又发现3 2 个p h 3 抗性品系，抗性系数为敏感品系的2 0 5 9 3 1 1 3 6 4 倍【引。 1 5 赤拟谷盗作为模式生物的意义 由于赤拟谷盗易于饲养、繁殖能力强、易于遗传操作等优点，已经成为了比较遗传学和 昆虫自然科学研究方面重要的模式昆虫。目前，赤拟谷盗被广泛地运用到遗传进化、昆虫生 长发育、昆虫免疫比较分析等方面的研究。同时，它还是研究寄生关系、性选择、种群遗传 的模式动物1 2 4 1 。 事实上，赤拟谷盗是一种越来越通用的模式生物。在二十世纪七八十年代，该虫已被用 于群体遗传学的研究瞄心6 1 、诱变研究【2 7 2 8 1 。随着科研工作的深入，赤拟谷盗生物学和遗传学 方面的知识越来越丰富。近几年来，随着赤拟谷盗基因组计划的完成及基因注释的趋于完善 陋】，利用该虫进行遗传分化【2 9 1 、比较逆转基副3 0 , 3 1 , 3 2 , 3 3 1 和复杂的转基因实验【3 5 , 3 6 1 的研究已经成 为可能，并且关于赤拟谷盗潜在的研究能力也在快速扩展。 赤拟谷盗基冈组测序计划的成功完成具有重要的意义。最近，赤拟谷盗基因组测序结果 被广泛用于各方面的研究，如利用全基因对赤拟谷盗体内的微卫星的丰度和分布进行比较分 析【3 8 】、体内的转录本分析【3 7 】、气味结合受体基因家族的分析【3 8 】、微管蛋白家族及微管蛋白启 动子促进转基因表达的作用进行了分析研究掣3 9 1 。同时，科学工作者利用赤拟谷盗全基冈组 对其体内的几丁质酶家族、乙酰胆碱酯酶基因等进行了分析研究，可见在短时间内，赤拟谷 盗基因组计划的成果已经被广泛地应用，并极大地促进了各个方面相关的研究。 赤拟谷盗基因组计划的完成不仅可以了解赤拟谷盗的遗传信息，也为研究其它鞘翅目昆 虫乃至其它所有昆虫提供了帮助。赤拟谷盗基因组计划的成功对于医学和经济学上的研究也 具有重要的意义，通过对基因组中基因的分析将对发现新约品和抗生素提供帮助。另外，促 3 两南大学硕十学位论文 进对昆虫抗性机制的理解，为抗性种类、杀虫剂的药效以及生物药剂控制农业昆虫和病菌等 提供帮助。同时，这将加速基因序列的分析及相关软件的开发。赤拟谷盗基因组的成功为昆 虫生物学、生理学、行为学等丰富多变的面的研究提供来深刻的