寄生蜂基于嗅觉信号识别的宿主定位及其机制的研究进展

寄生蜂对宿主的成功定位是其繁衍后代的关键步骤之一,主要受挥发性化合物的调节。首先,雌性寄生蜂可根据寄主植物挥发物尤其是植食性昆虫诱导的植物挥发物(herbivore-induced plant volatiles,HIPVs)对宿主的栖息环境进行远距离定位,它们可根据HIPVs提供的信号缩小宿主范围,而HIPVs的混合物极为复杂,其成分和含量受多种因素的调节。尽管如此,萜类是HIPVs中常见的化合物,且被多数行为研究证实在寄生蜂宿主定位中发挥作用。随后,当寄生蜂发现并降落到与宿主相关的植物后,它们可利用宿主衍生的信号近距离定位宿主。宿主的虫体、茧和粪便等释放的挥发性化合物对寄生蜂具有吸引作用,有些宿主粪便的气味可以作为寄生蜂执行宿主定位行为的主信号,而且宿主粪便挥发物的成分因昆虫取食的植物种类的不同而发生变化。此外,来自寄生蜂自身的信息化学物质也有助于同种寄生蜂的其他个体对宿主的定位。寄生蜂对气味分子的感知依赖其主要位于触角上的嗅觉感器,而关于其嗅觉识别的分子机制的研究仍较为薄弱。由于气味结合蛋白(odorant-binding proteins,OBPs)是嗅觉系统中介导气味识别的关键蛋白,所以大多数研究仅限集中于触角OBPs的分析。据现有研究报道,在不同种寄生蜂之间,编码OBPs的基因数量具有较大的差异,且多数研究通过基因沉默、荧光竞争结合检测、分子对接等技术手段证实了OBPs在寄生蜂的宿主定位中发挥着重要作用。寄生蜂宿主定位行为及其嗅觉机制的研究具有重要的生态学意义,同时在农业害虫的综合治理中具有很好的应用前景,在田间施用挥发性化合物或种植能够释放有用挥发物的伴生植物和转基因植物可以增强寄生蜂对宿主的定位,从而达到更好的害虫生物防控效果。

昆虫气味受体及其介导的嗅觉信号转导途径

减少媒介昆虫的叮咬是控制虫媒病的重要手段。然而,传统防制手段的弊端已逐渐暴露,因此,研制新型防制方法迫在眉睫。昆虫寻找宿主和吸血等行为在很大程度上是由其嗅觉系统控制的,因此,通过干扰昆虫嗅觉系统进行防制成为新的虫媒病控制手段。在昆虫通过嗅觉系统感受环境中众多气味分子的过程中,昆虫气味受体的作用尤为重要。本文就昆虫气味受体及其介导的嗅觉信号转导等方面取得的研究进展作一简要综述。

视觉和嗅觉密度信号对布氏田鼠社会应激的影响

鼠类具有密度依赖的行为—内分泌反馈调节机制:当其种群密度升高时,会产生社会应激,增加紧张焦虑、攻击等行为,同时其神经内分泌也产生相应变化。然而,密度升高引起的社会应激可能涉及到视觉、嗅觉、触觉、听觉、味觉等不同感官,而不同感官对社会应激反应产生的独特作用尚不清楚。我们以前的研究发现,高密度饲养可导致雄性布氏田鼠脑部催产素(OT)表达量降低、后加压素(AVP)表达量升高、血清皮质酮(CORT)含量升高,并与攻击行为增加一致,但其中嗅觉和视觉密度信号的作用尚不清楚。嗅觉信号通常用于个体领域标记和社会地位识别,而视觉信号常用于应对竞争者或天敌的群体防御,因此,二者的社会应激效应可能不同。本研究利用巢垫和镜子分别模拟嗅觉和视觉密度信号,对布氏田鼠的行为(旷场、高架十字迷宫和三箱社交测试)、体重、器官、血清生理指标、脑部神经递质表达等变化进行了分析,评估了嗅觉和视觉密度信号对布氏田鼠社会应激反应的影响。研究发现,在高密度嗅觉刺激下,布氏田鼠脑部OT表达量减少、AVP表达量增加,与密度拥挤效应的影响相同(除雄性OT增加外),说明高密度嗅觉信号是社会应激产生的主要信号通路。高密度视觉刺激下,雄性脑部OT表达量增加,雌性脑部糖皮质激素受体(GR)减少,且雌性血清促肾上腺皮质激素(ACTH)下降,焦虑性行为减少,说明高密度视觉信号是减少社会应激反应的主要信号通路。本研究揭示了视觉和嗅觉信号在社会性的布氏田鼠种群密度调节中发挥相反的调控作用,可能对于维持合适的种群密度或群体大小具有一定的生态适应意义。

嗅觉系统结构功能及经嗅觉给药通路的研究进展

嗅觉信号的感觉与传导包含:初级嗅觉系统、附属嗅觉系统、三叉神经系统和终神经系统。多种神经递质参与了嗅觉的形成及传导。嗅觉系统与大脑皮层许多部位有广泛联系。当气味受体被一种有气味的物质激活时,就会在嗅觉受体细胞触发一个电信号,经过神经轴突传递到大脑。嗅觉的脑通路可能成为中枢神经系统药物直接进入脑的一条新途径。

烟夜蛾G蛋白αq亚基(HassGαq)的抗血清制备及在触角中的免疫定位

为了明确烟夜蛾Helicoverpa assulta G蛋白αq亚基(HassGαq)在雄性触角中的定位,进而探索该亚基在烟夜蛾嗅觉信号传导过程中的作用,本实验首先以原核表达的HassGαq蛋白作为抗原免疫Balb/c小鼠,制备了抗血清。SDS-PAGE分离雄性烟夜蛾触角匀浆上清液后,Western blot检测结果表明,所制备的抗血清可识别HassGαq蛋白,同时也与非目的蛋白发生反应,说明在雄性烟夜蛾触角中HassGαq基因可能有多个转录本,或者可能有多种G蛋白α亚基表达。此外,商品化的anti-Gq/11α抗血清可特异地识别HassGαq蛋白。因此,利用anti-Gq/11α抗血清和免疫组化方法对HassGαq蛋白在雄性烟夜蛾触角中进行定位,结果显示HassGαq在雄性烟夜蛾触角毛形感器和锥形感器的基部以及感器腔中皆有表达。据此推测HassGαq可能参与烟夜蛾的嗅觉信号传导。

3D打印技术在植物繁殖生态学中的应用进展与评述

3D打印(3D printing)是以数字化模型为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式构造物体的一项技术。由于3D打印具有灵活和精密的特点,这一技术已经在军工、航天等制造行业中发挥了重要作用。鉴于3D打印的独特优势,该技术也可以在植物繁殖生态学研究中发挥作用而且具有广阔的应用前景,但目前还处于探索阶段。该文概述了3D打印技术以及植物繁殖生态学的花特征进化研究,同时总结了3D打印技术在植物繁殖生态学领域的最新研究进展,并探讨将来可能的发展方向。

面孔情绪识别过程中的多通道效应

面孔情绪识别过程中的多感觉通道效应指参与刺激加工的各个通道对面孔表情认知的综合影响。研究者们通过行为实验、事件相关电位以及脑成像技术等对该过程中的多个获取信息的通道进行研究,肢体表情、情绪性声音、特定气味能系统地影响面孔表情的情绪识别。一系列的研究对多通道效应的作用时间、潜在作用机制、相关激活脑区进行了探索。未来的研究可以整合脑网络的技术,并结合其他学科的新技术以更细致具体地考察这些通道下信息的物理属性所起的作用。

普通大蓟马子代性比对同种成虫气味的响应

为了探究同种成虫的气味对普通大蓟马(Megalurothrips usitatus)交配期间性比调节的影响,设置对照(无气味)、已交配雌虫、未交配雌虫和已交配雄虫等4种气味源,分别处理单对刚羽化成虫24 h,然后用幼嫩豇豆(Vigna unguiculata)豆荚单头饲养被测雌虫,观测每日所产子代的性别和数量,计算子代性比。结果表明:已交配雌虫气味处理的子代雌虫数(22.80头)最少,跟其他处理差异显著。同对照的子代性比(0.31)相比,已交配雌虫和未交配雌虫的气味分别导致子代性比显著提高和降低,子代性比分别为0.48和0.22,而已交配雄虫气味对子代性比无显著影响。4个处理中,仅已交配雌虫气味处理的雌虫在产卵最后1天的日性比达到1.00,即雌虫体内的精子已消耗殆尽。成虫气味源对雌虫产卵天数没有明显影响。实验结果说明,普通大蓟马在交配期间能依靠嗅觉判别周边雌虫的交配状况,然后通过调控雌虫的获精数量,实现对子代性比的自调节。

气味受体研究进展

气味受体是哺乳类动物识别各种气味分子和启动嗅信号转导过程中的关键蛋白,为了加深对嗅觉信号处理的分子机制的理解,本文对近年来气味受体的研究进展作一综述。