低温胁迫对黄脊竹蝗卵滞育的消除影响及其转录组分析

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2026.01.008

草地学报 ›› 2026, Vol. 34 ›› Issue (1): 75-86.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2026.01.008

• 研究论文 • 上一篇

低温胁迫对黄脊竹蝗卵滞育的消除影响及其转录组分析

范宇阳¹, 谷汶骏¹, 陈鹏², 陈鑫强³, 张锐⁴, 高俨¹, 赵含洋¹, 彭仲谷¹, 文亦芾¹

1. 云南农业大学, 云南昆明 650500;
2. 云南省林业和草原科学院森林保护研究所, 云南昆明 650201;
3. 云南省林业调查规划院营林分院, 云南昆明 650021;
4. 昆明猎虫农业科技有限公司, 云南昆明 650500

收稿日期:2025-06-19 修回日期:2025-10-16 发布日期:2025-12-24
通讯作者: 文亦芾,E-mail:1301814839@qq.com
作者简介:范宇阳（2001-），女，汉族，本科，山西长治人，硕士研究生，主要从事草原生态与保护研究，E-mail:1006047792@qq.com；
基金资助:
云南省科技厅重大科技专项（202502AE090016）资助

The Alimiating Effects of Low-Temperature Stress on Egg Diapause Termination and Transcriptome Analysis in Ceracris kiangsu Tsai

FAN Yu-yang¹, GU Wen-jun¹, CHEN Peng², CHEN Xin-qiang³, ZHANG Rui⁴, GAO Yan¹, ZHAO Han-yang¹, PENG Zhong-gu¹, WEN Yi-fu¹

1. Yunnan Agricultural University, Kunming, Yunnan Province 650500, China;
2. Institute of Forest Protection, Yunnan Academy of Forestry and Grassland Science, Kunming, Yunnan Province 650201, China;
3. Yinlin Branch of Yunnan Forest Inventory and Planning Institute, Institute, Kunming, Yunnan Province 650021, China;
4. Kunming Insect Hunting Agricultural Technology Co., Ltd. Kunming, Yunnan Province 650599, China

Received:2025-06-19 Revised:2025-10-16 Published:2025-12-24

摘要/Abstract

摘要： 黄脊竹蝗（Ceracris kiangsu Tsai）是严重威胁林草业的重大害虫，其卵滞育特性对越冬存活及种群爆发至关重要。本研究通过设置不同低温（3℃和8℃）处理滞育卵，结合转录组测序技术，系统探究其滞育解除的分子响应机制。结果表明：滞育解除效果与低温时长和温度密切相关，60天是孵化期缩短和孵化率上升的关键转折点，且8℃处理的孵化率显著高于3℃处理。转录组分析显示，与25℃对照相比，3℃和8℃处理分别鉴定出9730个和6075个差异表达基因（FDR<0.05，log₂FC>1）。GO与KEGG富集分析揭示，差异基因显著富集于代谢过程、应激反应及昆虫激素生物合成等通路。进一步筛选出ADAMTSL4，ALDH16A1，foxo等9个关键基因，其参与低温胁迫下滞育卵的代谢调节与发育进程。本研究筛选到的差异基因和代谢通路，为解析害虫越冬适应性及开发绿色防控新靶点提供了重要理论依据。

关键词: 黄脊竹蝗, 卵滞育, 胚胎发育, 转录组

Abstract: Ceracris kiangsu Tsai is a major pest seriously threatens forestry and grassland ecosystems， with its egg diapause being a critical factor for overwinter survival and population outbreaks. In this study we investigated the molecular response mechanisms of egg diapause release in C. kiangsu by applying different low temperatures （3℃ and 8℃） to the diapausing eggs and combining with transcriptome sequencing. The results showed that the diapause release effect was closely related to the duration and temperature of low-temperature treatment， with a 60-day period being a critical turning point for shortened hatching and increased hatching rates. Hatching rates were significantly higher at 8℃ compared to 3℃. Transcriptome analysis revealed that compared to the 25℃ control group， 3℃ and 8℃ treatments identified 9730 and 6075 differentially expressed genes （FDR < 0.05， log₂FC > 1）， respectively. GO and KEGG enrichment analyses revealed that these genes were significantly enriched in metabolic processes， including arginine metabolism， proline metabolism， and insect hormone biosynthesis， and stress responses， including FOXO signaling pathway and MAPK signaling pathway. Key genes such as ADAMTSL4， ALDH16A1， and foxo were identified， which regulate metabolic processes and developmental progression under low-temperature stress. These findings demonstrate novel insights into the molecular mechanisms of diapause release and highlight the potential for developing new green control targets for managing this pest.

Key words: Ceracris kiangsu Tsai, Egg diapause, Embryonic development, Transcriptome

中图分类号:

Q968.1
Q963

范宇阳, 谷汶骏, 陈鹏, 陈鑫强, 张锐, 高俨, 赵含洋, 彭仲谷, 文亦芾. 低温胁迫对黄脊竹蝗卵滞育的消除影响及其转录组分析[J]. 草地学报, 2026, 34(1): 75-86.

FAN Yu-yang, GU Wen-jun, CHEN Peng, CHEN Xin-qiang, ZHANG Rui, GAO Yan, ZHAO Han-yang, PENG Zhong-gu, WEN Yi-fu. The Alimiating Effects of Low-Temperature Stress on Egg Diapause Termination and Transcriptome Analysis in Ceracris kiangsu Tsai[J]. Acta Agrestia Sinica, 2026, 34(1): 75-86.

参考文献

[1] MAO B Y， REN G D， OU X H. The fauna， distribution pattern and adaptability on acridoidea from Yunnan [C]//Proceedings of the 2009 Annual Conference of Yunnan Entomological Society，2009：185 毛本勇，任国栋，欧晓红. 云南蝗虫区系、分布格局及适应特性[C]//云南省昆虫学会2009年年会论文集，2009：185
[2] RAN H. The great harm of small locusts[J]. Red Scarf （Growth），2023（Z1）：76-77 冉浩.小蝗虫的大危害[J].红领巾（成长），2023（Z1）：76-77
[3] ZHENG Z M. A taxonomic study of grasshoppers from China[J]. Journal of Shaanxi Normal University （Natural Science Edition），2003，31（S2）：46-58 郑哲民. 中国蝗虫的分类学研究[J]. 陕西师范大学学报（自然科学版），2003，31（S2）：46-58
[4] SUN X M. Biological characteristics，prediction and control of Ceracris kiangsu[J]. Modern Agricultural Science and Technology，2007（13）：99-100 孙祥木. 黄脊竹蝗生物学特、预测预报及防治[J]. 现代农业科技，2007（13）：99-100
[5] YANG X L，LI H W，ZHUO F Y，et al. Occurrence and control of Ceracris kiangsu in Jiangcheng，Yunnan Province[J]. China Plant Protection，2022，42（6）：53-55 杨学礼，李红卫，卓富彦，等.黄脊竹蝗在云南江城的发生与防控[J]. 中国植保导刊，2022，42（6）：53-55
[6] ZHUO F Y，ZHU J Q，REN B Y，et al. Preliminary report on the occurrence and control of Ceracris kiangsu in Yunnan Province in 2020[J]. China Plant Protection，2020，40（8）：60-62 卓富彦，朱景全，任彬元，等. 2020年云南省黄脊竹蝗发生防控初报[J]. 中国植保导刊，2020，40（8）：60-62
[7] HAN W J，HU Y，MA L L，et al. Preliminary study on the occurrence pattern of Ceracris kiangsu in Yunnan Province in 2020[J]. China Plant Protection，2022，42（1）：98-100 韩伟君，胡彦，马莉莉，等. 2020年云南省黄脊竹蝗发生规律初探. 中国植保导刊，2022，42（1）：98-100
[8] LI H M，WANG J Y，ZHUO F Y，et al. Review on the occurrence and management technology of Ceracris kiangsu in China[J]. Chinese Journal of Biological Control，2022，38（2）：531-536 李红梅，王珺雅，卓富彦，等. 黄脊竹蝗在中国的发生及防控技术[J]. 中国生物防治学报，2022，38（2）：531-536
[9] MENG J，WANG Z H，HUANG J. The research advance on insect adult diapause[J]. Wuyi Science Journal，2013，29：192-197 孟佳，王竹红，黄建. 昆虫成虫滞育的研究进展[J]. 武夷科学，2013，29：192-197
[10] KANG M Y，ZUO T T，ZHANG K P，et al. Research progress on insect diapause induced by photoperiod and temperature[J]. Journal of Jilin Forestry Science and Technology，2022，51（3）：46-48 康梦轶，左彤彤，张凯鹏，等. 光周期和温度诱导昆虫滞育的研究进展[J]. 吉林林业科技，2022，51（3）：46-48
[11] VAN DIS N E，RISSE J E，PIJL A S，et al. Transcriptional regulation underlying the temperature response of embryonic development rate in the winter moth[J]. Molecular Ecology，2022，31（22）：5795-5812
[12] LIU S D，ZHU D H. Termination and reversibility of diapause in the egg of Oxya chinensis[J]. Journal of Central South Forestry University，2005，25（2）：74-77 刘世大，朱道弘. 中华稻蝗卵滞育的消除及滞育强度的可逆性[J]. 中南林学院学报，2005，25（2）：74-77
[13] NIU Y，ZHENG Z M. Chromosomal taxonomy of some species of Ceracris （Orthoptera： Acridoidea）[J]. Entomological Research，1995，32（2）：136-141 牛瑶，郑哲民. 竹蝗属部分种类的染色体分类研究（直翅目：蝗总科）[J]. 昆虫学研究，1995，32（2）：136-141
[14] LI X D. Phylogenetic study of Ceracris and Rammeacris based on mitochondrial genes and morphological characteristics [D]. Xi’an：Shaanxi Normal University，2008：17-23 李晓东. 基于线粒体基因及形态特征的竹蝗属和雷蓖蝗属系统学研究[D]. 西安：陕西师范大，2008：17-23
[15] ZHANG W，ZHANG S K，SHU J P，et al. Ambient temperature and humidity along with urine-puddling for Ceracris kiangsu，the yellow-spined bamboo locust[J]. Journal of Zhejiang A&F University，2017，34（4）：704-710 张威，张守科，舒金平，等. 环境温湿度对黄脊竹蝗趋尿行为的影响[J]. 浙江农林大学学报， 2017，34（4）：704-710
[16] SHEN C X. Control effect of low-altitude spraying of 5 pesticide to adults of Ceracris kiangsu [J]. World Bamboo and Rattan，2020，18（5）：25-31 沈彩霞. 5种农药低空喷雾防治黄脊竹蝗成虫效果分析[J]. 世界竹藤通讯，2020，18（5）：25-31
[17] QIN J D，ZHAI Q H，SHA C Y. Studies on locust eggs， I. Observations on embryonic morphological changes during incubation of Locusta migratoria and field investigation of embryonic development stages[J]. Acta Entomologica Sinica，1954，17（4）：383-398，466-470 钦俊德，翟启慧，沙槎云. 蝗卵的研究，Ⅰ.亚洲飞蝗蝗卵孵育期中胚胎形态变化的观察及野外蝗卵胚胎发育期的调查[J]. 昆虫学报，1954（4）：383-398，466-470
[18] CUI S S，ZHU D H. Embryonic development and the stages of diapause incidence in the Chinese rice grasshopper，Oxya chinensis[J]. Chinese Journal of Applied Entomology，2011，48（4）：845-853 崔双双，朱道弘. 中华稻蝗的胚胎发育及卵滞育发生的胚胎发育阶段[J]. 应用昆虫学报，2011，48（4）：845-853
[19] ZHAO Q，HE Y Y. Embryonic development stage in Rammeacris Kiangsu Tsai（Orthoptera： Arcypteridae）[J]. Journal of Natural Science of Hunan Normal University，2012，35（5）：72-75 赵琴，贺一原. 黄脊雷蓖蝗胚胎发育阶段的划分[J]. 湖南师范大学自然科学学报，2012，35（5）：72-75
[20] WANG M. Feeding and reproductive characteristics and ovulation diapause transcriptome of bamboo locust analysis[D]. Kunming：Yunnan Agricultural University，2023：10-13 王梅. 黄脊竹蝗食性和繁殖特性及卵滞育转录组分析[D]. 昆明：云南农业大学，2023：10-13
[21] LI R. Construction of head transcriptome database and mining of chemosensory genes in Ceracris kiangsu[D]. Nanjing：Nanjing Normal University，2016：67-68 李冉. 黄脊竹蝗头部转录组数据库构建及化学感受基因挖掘和分析[D]. 南京：南京师范大，2016：67-68
[22] FANG L X，LI Z H，ZHANG S K，et al. Identification and selection of the internal reference genes of Ceracris kiangsu （Orthoptera： Arcypteridae） by RT-qPCR[J]. Scientia Silvae Sinicae，2022，58（1）：70-77 方林鑫，李志红，张守科，等. 黄脊竹蝗荧光定量PCR内参基因的鉴定与筛选[J]. 林业科学，2022，58（1）：70-77
[23] GONG J，ZHENG X，ZHAO S，et al. Early molecular events during onset of diapause in silkworm eggs revealed by transcriptome analysis[J]. International Journal of Molecular Sciences， 2020，21（17）：6180
[24] LI Y Y，MA H Y，LI L，et al. Transcriptomics analysis of egg diapause of Galeruca daurica （Coleoptera： Chrysomelidae）[J]. Acta Entomologica Sinica，2021，64（10）：1136-1144 李艳艳，马红悦，李玲，等. 沙葱萤叶甲卵滞育的转录组学分析[J]. 昆虫学报，2021，64（10）：1136-1144
[25] ZHAO Q. The research on characters of biology and embryonic development in Rammeacris kiangsu Tsai[D]. Changsha：Central South University of Forestry & Technology，2009：16-23 赵琴. 黄脊竹蝗生物学及胚胎发育特征的研究[D]. 长沙：中南林业科技大学，2009：16-23
[26] CHEN W，CHEN W Z，WU W J，et al. Embryonic development of Fruhstorferiola tonkiensis （Orthoptera： Catantopidea）[J]. Journal of South China Agricultural University，2005，26（4）：30-33 陈伟，陈伟洲，吴伟坚，等. 越北腹露蝗胚胎发育的研究[J]. 华南农业大学学报，2005，26（4）：30-33
[27] LIU B P. Embryogenesis of larval prolegs in Panorpidae and their gene regulation[D]. Yangling：Northwest A&F University，2023：91-98 刘冰鹏. 蝎蛉幼虫腹足胚胎发育及其基因调控[D]. 杨凌：西北农林科技大学，2023：91-98
[28] REN J L，ZHAO L，GE J. Embryonic development of diapausing eggs in Calliptamus italicus （L.）（Orthoptera： Catantopidae）[J]. Acta Entomologica Sinica，2015，58（11）：1201-1212 任金龙，赵莉，葛婧. 意大利蝗的胚胎发育及卵滞育发生的胚胎发育阶段[J]. 昆虫学报，2015，58（11）：1201-1212
[29] SELJIT. The significance of embryonic diapause in a Japanese strain of the migratory locust， Locusta migratoria（Orthoptera， Acrididae）[J]. 昆蟲，1992（60）：503-520
[30] LIU P F，WANG W W，LING X F，et al. Advances in molecular mechanism of juvenile hormone and molting hormone-mediated metamorphosis[J]. Genomics and Applied Biology，2021，40（Z1）：2054-2062 柳鹏飞，王伟伟，凌晓霏，等. 保幼激素和蜕皮激素调控昆虫变态发育机制的进展[J]. 基因组学与应用生物学，2021，40（Z1）：2054-2062
[31] QI X Y，REN X Y，AN T，et al. Transcriptome analysis of diapause-associated genes of Coccinella septempunctata L.[J]. Journal of Environmental Entomology，2016，38（2）：238-248 齐晓阳，任小云，安涛，等. 七星瓢虫滞育关联基因的转录组学分析[J]. 环境昆虫学报，2016，38（2）：238-248
[32] WANG H S，KANG L. Effect of cooling rates on the cold hardiness and cryoprotectant profiles of locust eggs[J]. Cryobiology，2005，51（2）：220-229

低温胁迫对黄脊竹蝗卵滞育的消除影响及其转录组分析

The Alimiating Effects of Low-Temperature Stress on Egg Diapause Termination and Transcriptome Analysis in Ceracris kiangsu Tsai

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	曲荣举, 刘玉萍, 苏旭, 富贵, 靳佳瑞, 杨倩, 张朋辉, 余明君, 孙成林, 毛轩睿. 基于PacBio平台的扇穗茅全长转录组测序及热激转录因子家族（HSFs）分析[J]. 草地学报, 2025, 33(2): 370-381.
[2]	高志强, 乌汉夫, 徐文, 袁玉莹, 李冰, 木扎帕尔·吐鲁洪, 崔国文. 不同耐旱性肥披碱草干旱胁迫下生理响应和转录组学分析[J]. 草地学报, 2024, 32(9): 2718-2727.
[3]	曹克璠, 索荣臻, 张慧敏, 马一鸣, 吴倩, 包立高, 王明玖. 接种根瘤菌对‘蒙农三叶草1号’根部转录水平的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(9): 2759-2768.
[4]	史佳怡, 吕丽娟, 穆赢通, 路景诗, 张晓明, 王俊杰. 草乌头光照适应性的转录组分析[J]. 草地学报, 2024, 32(7): 2018-2027.
[5]	孙国, 闫京艳, 梁程博, 马晓璇, 刘道鑫. 克什米尔熊蜂转录组分析及SSR位点开发[J]. 草地学报, 2024, 32(6): 1742-1751.
[6]	花梅, 吕丽娟, 穆赢通, 张晓明, 郝宁, 王俊杰, 刘媛. 基于转录组数据的红三叶密码子使用偏好性分析[J]. 草地学报, 2024, 32(6): 1752-1759.
[7]	贾春赫, 吕丽娟, 李晓杰, 张晓明, 穆赢通, 樊东昌, 吕艳敏, 史佳怡, 王俊杰. 草乌幼苗形成期叶绿体发育的转录组分析[J]. 草地学报, 2024, 32(6): 1779-1788.
[8]	陈崎, 代蕊, 张岩, 爽爽, 霍晓伟, 边林, 郭娜, 张志强, 张雨桐. 蓟马取食诱导的紫花苜蓿类黄酮生物合成基因表达分析[J]. 草地学报, 2024, 32(4): 1034-1043.
[9]	洪森荣, 刘佳凝, 袁昕, 曾芷仪, 木也赛尔·吐鲁洪, 杨开泰, 谢欣. 苏丹草和高丹草转录组测序及其差异基因表达分析[J]. 草地学报, 2024, 32(3): 714-725.
[10]	宫珂, 靳瑰丽, 刘文昊. 无芒雀麦幼苗对温度变化的适应性策略[J]. 草地学报, 2024, 32(2): 543-552.
[11]	樊璐, 唐俊, 马琳, 张志鹏, 蒋庆雪, 李俄仁措, 马巧玲, 王学敏, 赵威. 基于转录组测序筛选蒙古冰草抗旱相关基因[J]. 草地学报, 2024, 32(11): 3344-3357.
[12]	南彦斌, 许嘉诚, 何啟玥, 潘学能, 周渊涛. 青海草原毛虫转录组分析及SSR位点开发[J]. 草地学报, 2023, 31(9): 2653-2662.
[13]	金忠民, 李春月, 刘本松, 刘博, 齐欣, 解琳, 刘丽杰, 张艳馥, 潘林. 菌株JB12影响铅镉胁迫下菊苣黄酮合成的转录组分析[J]. 草地学报, 2023, 31(6): 1648-1655.
[14]	毛轩睿, 苏旭, 刘玉萍, 刘涛, 陈金元, 胡夏宇, 杨萍, 李小莉, 袁园. 沙鞭全长转录组测序及生物信息学分析[J]. 草地学报, 2023, 31(6): 1673-1681.
[15]	郁伟杰, 苗一凡, 穆海婷, 贾雪, 闫冬, 徐博. 转录组学解析紫花苜蓿雄性不育系花粉败育机制[J]. 草地学报, 2023, 31(6): 1702-1713.