鳞翅目蛾类雄性昆虫的信息素

鳞翅目雄性昆虫信息素释放器官结构及分布复杂多样。释放的信息素化学成分及其功能也复杂多样 ,具有种的特异性。求偶、避免种间交配、驱避同种雄性个体和驱避捕食者可能是雄性昆虫信息素的主要功能。性选择、生殖隔离和感觉系统利用是雄性昆虫信息素起源的 3种主要假说 ,而寄主转移和建立者物种形成可能与雄性昆虫信息素消失有关。     

昆虫同域物种形成机制及检验

从生物学、生态和遗传的角度阐述昆虫同域物种形成过程中涉及到的可能性机制。昆虫同域种的分化与作用于同域初始种群的歧化选择密切相关,歧化选择间接导致种群生态特征和遗传特征的分化,促进同域近缘种群间的生殖隔离。同域物种形成的过程中涉及到性状替换、性选择、同型交配等机制。寄主专化型多见于昆虫同域种的分化过程中,一般以植食性昆虫为主。有关昆虫同域物种形成的检验机制有多种,归纳起来主要包括同型交配的检验、遗传漂流的量化、遗传分化程度和连锁不平衡(LD)的检测、杂交后代适合度的估算等。目前发现在许多昆虫种类中存在同域物种形成的可能性,但是有关其隔离机制并没有得到充分的解释。     

生态物种形成及其研究进展

物种形成是基本的进化过程, 也是生物多样性形成的基础。自然选择可以导致新物种的产生。生态物种形成是指以生态为基础的歧化选择使不同群体分化产生生殖隔离的物种形成过程。本文首先回顾了生态物种形成的研究历史, 并详细介绍了生态物种形成的3个要素, 即歧化选择的来源、生殖隔离的形式以及关联歧化选择与生殖隔离的遗传机制。歧化选择的来源主要包括不同的环境或生态位、不同形式的性选择, 以及群体间的相互作用。生殖隔离的形式多种多样, 我们总结了合子前和合子后隔离的遗传学机制以及在生态物种形成中起到的作用。控制适应性性状的基因与导致生殖隔离的基因可以通过基因多效性或连锁不平衡相互关联起来。借助于第二代测序技术, 研究者可以对生态物种形成的遗传学与基因组学基础进行研究。此外, 本文还总结了生态物种形成领域最新的研究进展, 包括平行进化的全基因组基础, 以及基因流影响群体分化的理论基础。通过归纳比较由下至上和由上至下这两种不同的研究思路, 作者认为这两种思路的结合可以为生态物种形成基因的筛选提供更有力也更精确的方法。同时, 作者还提出生态物种形成的研究应该基于更好的表型描述以及更完整的基因组信息, 研究的物种也应该具有更广泛的代表性。     

二化螟寄主种群及种群间生殖隔离形成机制研究

水稻和茭白是二化螟的两种主要寄主植物。经过长期的适应进化,二化螟已分化出水稻种群和茭白种群。国内外的大量研究表明,二化螟水稻种群和茭白种群在形态特征、交配行为、寄主选择性、寄主适应性、田间种群动态、越冬生物学、生理生化及遗传多样性等方面均存在一定差异。二化螟水稻种群和茭白种群的发生期差异、交配节律差异和交配后配子不亲合等可能造成了寄主种群的部分生殖隔离。目前认为,二化螟两寄主种群间仍存在基因交流,处于物种形成的早期阶段,但尚需从寄主种群鉴定、表型差异区分和种群间生殖隔离机制等方面开展深入研究来进一步明确,为理解昆虫同域物种形成机制提供参考。     

基因流存在条件下的物种形成研究述评:生殖隔离机制进化

物种形成过程是生物多样性形成的基础, 长期以来一直是进化生物学的中心议题之一。传统的异域物种形成理论认为, 地理隔离是物种分化的主要决定因子, 物种形成只有在种群之间存在地理隔离的情况下才能发生。近年来, 随着种群基因组学的发展和溯祖理论分析方法的完善, 种群间存在基因流情况下的物种形成成为进化生物学领域新的研究焦点。物种形成过程中是否有基因流的发生?基因流如何影响物种的形成与分化?基因流存在条件下物种形成的生殖隔离机制是什么?根据已发表的相关文献资料, 作者综述了当前物种形成研究中基因流的时间和空间分布模式、基因流对物种分化的影响以及生殖隔离机制形成等问题, 指出基因流存在条件下的物种形成可能是自然界普遍发生的一种模式。     

被子植物同域物种形成研究进展

同域物种形成是指在缺少地理隔离的情况下分化出新种,相比异域物种形成更为罕见,存在较多的研究空白.该文分析了近十年来与被子植物同域物种形成相关的国内外研究,着重论述同域物种形成的影响因素和种对间的生殖隔离.考虑到历史上的地理隔离难以确定,加之种对间亲缘关系很近,同域物种的判定容易引发争议.其成因可分为生态因素和突变因素:...     

动物物种形成的生殖隔离机制研究进展

物种形成过程及其机制不仅是理解自然界生物多样性现象的关键,也是长期困扰达尔文的“谜中之谜”,是进化生物学研究领域的核心命题之一。物种形成是指新物种从祖先物种中分化出来的演化过程,也是种群间生殖隔离效应或屏障建立的演化过程,对这一过程及其内在遗传机制的探究和揭示是我们理解生物多样性现象的关键所在。本文聚焦于动物类群,系统阐述了动物物种生殖隔离的产生方式及其分子机制,并探讨了目前动物物种生殖隔离相关研究所面临的瓶颈、挑战和潜在机遇,为后续动物物种形成相关研究提供参考和启发。     

青藏高原东缘同域分布的2种橐吾属杂草的合子前生殖隔离

生殖隔离是阻止种间杂交、保持物种完整性和独立性的关键,对生物多样性的产生和维持有重要意义.不同物种间的生殖隔离形成阶段、方式和强度不完全相同,因而对物种间隔离机制的研究有助于揭示物种形成和维持机制.对青藏高原东缘同域分布的2种橐吾属杂草黄帚橐吾和箭叶橐吾的花期物候观察、访花昆虫观察及花粉-柱头亲和性进行研究,分析了2种橐吾多种合子前生殖隔离机制的特点及其在生殖隔离中的作用.结果表明: 黄帚橐吾种群花期比箭叶橐吾早20 d左右,虽然盛花期存在差异,但是2种群花期存在10 d左右的重叠期,并且在重叠期内2种橐吾花粉和柱头均具有活性.2种橐吾共享传粉昆虫,为泛化传粉模式,并且传粉者对2种植物的访花行为相似,存在2种植物间交叉访问.尽管2种橐吾花期不存在完全的时间隔离,也不存在完全的传粉者隔离,但2种橐吾柱头对异源花粉的亲和性差,表现为柱头对异源花粉有明显的排斥反应,异源花粉管在柱头上的生长过程明显受阻.这种花粉-柱头排异形式很有可能是2种橐吾属植物重要的合子前隔离机制,从而避免了种间的自然杂交,更好地维持了自然种群的多样性和遗传结构的稳定性.     

自然杂交与物种形成

在生物进化过程中,自然杂交对物种形成有着重要的影响。多倍化和同倍体杂交物种形成是通过杂交产生新种的两种主要方式。普遍的观点认为多倍化是植物物种形成的主要动力,而越来越多染色体倍性相同物种之间杂交现象的发现,说明同倍体杂交也是物种形成的重要方式。目前按严格标准确定的同倍体物种形成案例相对较少,还亟需对更多不同类型的种间杂交带进行形态与分子等多方面证据的调研,并通过模型预测与实测数据分析,来探讨杂交物种形成初期乃至整个过程的遗传基础;更多杂交物种形成的新模式材料,有待于通过分化谱系的历史基因流重建进行鉴定,用于进一步阐释自然选择对于生殖隔离形成的影响、物种形成过程中的生态适应变化和多样性遗传创新的产生规律。本文简要综述了自然杂交的研究历史,阐述其相关概念、研究方法和基因组时代杂交与物种形成研究的最近进展,并针对拟解决的关键问题提出相应的分析见解,以期为后续研究和涉及杂交的物种多样性保护提供借鉴。     

浅谈昆虫世界的求偶交配行为

在昆虫世界的大观园里,大部分昆虫的受精产卵、生殖繁育都需要经过两性交配的过程才能完成。昆虫种类齐全,求偶行为更是多种多样。本文介绍了几种具有代表性的昆虫的求偶行为。对于昆虫吸引异性,延续种群,繁育后代,并维持物种间的生殖隔离具有重要意义。     

作物远缘杂交育种的途径及其实质

作物远缘杂交的育种可操作性及效果多年来颇有争议,科学家对物种起源与进化的研究恰恰是指导作物远缘杂交育种的理论基础。物种形成理论研究表明生命的共同起源是远缘杂交的理论基础,生物多样性是远缘杂交的物质基础。生物种间的繁殖隔离机制是远缘杂交不亲和性障碍的根源所在,而物种形成方式又为克服远缘杂交的不亲和性提供了理论依据。其中异域性物种形成方式下的生殖隔离具有不彻底性,是克服远缘杂交受精前不亲和性的理论根据;同域性物种形成方式中多倍体化的方式对远缘杂交受精后不亲和性的克服具有较强的指导意义。本文在通过对以上方面的阐述,剖析了远缘杂交的障碍来源、克服途径及实质,为作物远缘杂交育种工作提供参考。     

蛾类昆虫性信息素通讯系统的遗传与进化

性信息素通讯是普遍而又古老的化学通讯的一种形式。多数鳞翅目蛾类依靠高度种特异性的性信息素通讯寻找配偶以及实现种间生殖隔离。种特异性信息素通讯系统的遗传与进化过程往往是物种形成的组成部分。虽然现在还没有直接证据表明性信息素通讯系统分化可以促使新物种的形成,但是关于性信息素通讯系统的多态性、遗传变异以及遗传机制的研究表明性信息素信号容易发生漂变,而性信息素的接受系统可以适应漂变的性信息素信号。本文对蛾类性信息素通讯系统的遗传与进化的研究进展作了评述,并对性信息素通讯系统进化与物种形成之间的关系进行了讨论。     

物种形成基因及其功能

什么是物种?新物种是如何形成的？这些问题是生命科学研究的重大问题.物种的形成是在生殖隔离的基础上某些新的生物学性状的形成和保留,是生物进化的最基本过程,其实质是基因结构突变的积累与功能的分化. 地理隔离使群体中的基因不能交流,基因突变也会影响个体间交配趣向,从而造成交配隔离或者交配后杂合体的基因组不亲和、杂交不育甚至杂交不活,使不同的群体逐渐分化为新物种. 随着分子生物学与基因组学的飞速发展,进化生物学家已经发现一些与物种形成有关的基因-物种形成基因（speciation genes）,鉴定并了解这些基因的功能,不仅能使我们在分子水平上理解新物种形成的实质和规律、而且对于我们突破种间屏障进行远缘杂交育种也有重要的理论指导意义.本文综述了目前对几个物种形成基因及其功能的研究进展,为该领域的进一步研究提供资料.     

种间杂种染色体配对所揭示的披碱草属植物StY基因组分化及其进化意义

在同倍体(homoploid)植物杂交-分化的物种形成(speciation)过程中,杂交后代与亲本之间的有效生殖隔离是新物种形成的关键。杂种与亲本在时间、空间、生态环境和基因水平上的隔离,保证了杂种后代的分化和稳定,并逐渐形成新物种。为了研究披碱草属(Elymus)含StY基因组四倍体物种的系统演化关系,本文对来自亚洲不同地理分布区的26种披碱草属植物进行了大规模的种间杂交和杂种F1减数分裂染色体配对行为的分析。结果表明各物种之间有不同程度的杂交亲合力,杂交结实率在各杂交组合之间有较大的变异(在4．8％-100％之间);但各物种之间的杂种F1完全不育。证明各物种之间形成了明显的生殖隔离。种间杂种F1减数分裂中期-I染色体配对分析的结果进一步表明,StY基因组随各披碱草属物种地理分布的不同而有不同程度的分化。来自同一分布区(如东亚或西亚分布区之内)物种的StY基因组分化程度较低,但来自不同分布区(如东亚和西亚)物种之间相同的StY基因组具有显著的分化。表明地理隔离对含StY基因组物种的分化起到了十分重要的作用。通过对种间和种内杂种F1的减数分裂异常现象和染色体配对频率变化规律的分析,作者认为细胞学水平的变化,如基因组同源性的分化和染色体结构的变异等都在杂种后代与亲本之间产生生殖隔离并逐渐形成新物种的进化过程中起到了积极的作用。     

探讨种间传粉在杜鹃花属自然杂交物种形成中的作用

自然杂交是物种形成的一个途径, 在植物进化中起着重要的作用。自然杂交主要通过种间的基因交流, 花粉传递则是基因交流的主要途径。马缨花(Rhododendron delavayi)、大白花杜鹃(R. decorum)、迷人杜鹃(R. agastum)和露珠杜鹃(R. irroratum)是在云南广泛分布的杜鹃花种类, 马缨花与大白花杜鹃形态上区别明显, 而它们的可能杂交种迷人杜鹃和露珠杜鹃在形态上基本介于二者之间。本文对这4种杜鹃花的开花物候和访花昆虫的种类进行了观察,并进行了其繁育系统和种子萌发的实验。我们发现马缨花的花期从3月初至5月底, 迷人杜鹃与露珠杜鹃花期基本一致, 为3月初至4月初, 二者同大白花杜鹃基本不存在花期重叠, 大白花杜鹃的花期为4月中旬至5月底。4种杜鹃花的开花期不同年份稍有变化, 其单花开花周期都在一周以上。4种杜鹃花的传粉昆虫虽然种类和数量上有所不同, 但都以膜翅目和双翅目昆虫为主, 中华蜜蜂(Apis cerana cerana)是其共有的传粉昆虫。繁育系统研究发现, 除露珠杜鹃外, 其余3种自花不育, 而种间杂交不存在任何生殖障碍, 可以产生萌发率很高的种子。通过分析4种杜鹃花开花物候重叠、共有传粉昆虫及种间杂交可育等现象, 探讨了传粉昆虫和异花授粉的机制在自然杂交物种形成中的作用及杂交种的适应能力。     

植物物种形成的模式与机制

物种形成是指由已有的物种通过各种进化机制进化出新物种的过程。持续不断的物种形成产生了地球上灿烂的生物物种多样性。然而,研究人员对物种形成的模式与机制的了解却非常有限。一直以来,谱系分裂被认为是最重要的物种形成模式,但在植物中,谱系融合,即通过杂交形成新物种的过程,也是一个非常重要的物种形成模式。经过几十年的研究才逐渐认识到,生殖隔离是差异适应和遗传漂变的副产品,而不是物种形成的前提。相比合子形成后隔离,合子形成前的隔离在物种形成过程中更早地发挥作用。合子形成前的隔离,尤其是生态地理的隔离是植物中最重要的隔离机制。一些基于QTLs分析的研究发现,基因组中的少数主效位点在物种形成中起了关键作用,并且这些位点往往受到自然选择的作用。适应性辐射往往发生在隆起的山脉和新形成的岛屿上,很可能与这些地方能够提供很多可利用的生态位有关。最新的物种形成理论认为,基因是物种形成的基本单位,不同的物种可以在非控制物种差异适应性状的位点上存在基因流。这一观点为植物物种形成的研究提供了新的思路。随着植物物种形成研究的深入,越来越多植物物种形成基因被分离,包括花色素苷合成通路和S-基因座上的一些关键基因,揭示了植物物种形成的分子机制。前期的研究主要集中在模式植物和农作物上,许多生态上非常有趣的非模式植物还未得到广泛的研究。在未来的研究中,还需要更多来自非模式植物的例子以全面理解植物物种形成的多样化机制。     

棉铃虫和烟青虫性信息素腺体脂肪醇和乙酸酯转化的比较研究

棉铃虫Helicoverpa armigera和烟青虫H. assulta属于可同域发生的近缘种昆虫,通过产生比例相反的两种性信息素化合物——顺9-十六碳烯醛和顺11-十六碳烯醛维持种间生殖隔离。本研究应用外源不饱和脂肪醇及乙酸酯在棉铃虫和烟青虫性信息素腺体进行在体转化,利用气相色谱法分析转化产物,从酶学角度探讨了上述两近缘种昆虫性信息素腺体组分差异的形成原因。实验结果表明,两种昆虫信息素腺体表皮伯醇氧化酶对外源顺9-十六碳烯醇、顺11-十六碳烯醇和反10-十六碳烯醇无催化专一性,说明末端氧化过程对于醛类性信息素组分特定比例的形成不起作用。棉铃虫性信息素腺体组织具有较高的乙酸酯酶活性,可水解外源乙酸酯,但烟青虫性信息素腺体乙酸酯酶活性很低。这些发现对于进一步了解两种昆虫的生殖隔离机制有重要参考价值。     

同域分布共享传粉者的鼠尾草属植物的生殖隔离

生殖隔离是生物多样性产生的重要原因之一,不同物种间的生殖隔离形成阶段、方式和强度不完全相同。为了揭示生殖隔离在鼠尾草属(Salvia)物种多样性产生和维持过程中的作用和特点,本文研究了浙江天目山同域分布的舌瓣鼠尾草(S.liguliloba)和南丹参(S.bowleyana)的开花、传粉和生殖隔离,利用人工授粉和杂交实验检测它们的种间遗传相容程度。结果表明,在花的形态结构、花及花序的生长、着生方式与数量特征上,2种鼠尾草属植物均差异显著(P0.05)。2种鼠尾草属植物共享同一种有效传粉昆虫——三条熊蜂(Bombus trifasciatus),但通过访花行为的显著差异和明显不同的花粉落置部位,有效避免了异源花粉干扰。人工杂交授粉的结果表明2个物种间遗传相容性较高,互为亲本的杂交结实率分别达到77.8±10.7%和78.7±11.2%。我们的研究表明,同域分布、花期重叠且共享唯一传粉者的2种鼠尾草属植物,以花部的传粉结构和传粉部位的差异,产生了较高程度的传粉前生殖隔离,避免了物种间的异源花粉干扰和自然杂交,保障各自较高的繁殖成效,以维持自然种群的多样性和遗传结构的稳定。     

昆虫求偶行为方式及生物学意义

昆虫的求偶行为多种多样,从几个方面概括了昆虫的求偶行为.它可以吸引配偶.维持种群的生存和繁衍,保持生殖隔离等等.     

加拉帕戈斯群岛同域达尔文雀种群的进化动态

本文主要论述物种形成的三个阶段 :建群、线形分异和生殖隔离。首先介绍一项通过时间产生分异的调查 ,然后检测种群间基因交流的障碍 ,最后描述一个自然事件从而分析建群过程。本项工作是在加拉帕戈斯群岛中的达芬梅杰岛上长期研究达尔文雀进化工作的一部分 ,研究组成员由格兰特、笔者和其他同事组成。岛上发生适应辐射的时间并不长 ,现存的 1 4种达尔文雀由 2 0 0或 3 0 0万年前的一个祖先分化而成。极端的年间气候波动改变了达尔文雀的生态条件和食物供给。达尔文雀种群受到这些变化的影响 ,通过重复的进化反应 ,发生了自然选择。通过 3 0年的积累 ,中地雀 (Ｇｅｏｓｐｉｚａｆｏｒｔｉｓ)和仙人掌地雀 (Ｇ .ｓｃａｎｄｅｎｓ)种群的体型大小和喙部形状发生了显著的变化。达尔文雀的鸣叫是在幼鸟时期通过学习而形成的 ,类似于印痕过程 ,鸣叫对保持种间的生殖隔离起着一定的作用。但是在一些特殊的生态条件下 ,生殖隔离可以被由于错误印痕所形成的鸣叫而冲破 ,导致种间杂交和基因渗入 ,当然 ,这种情况非常罕见。自然选择可以使基因流从一个物种流动到另一个物种从而增加变异。 1 983年 ,大地雀 (Ｇ .ｍａｇｎｉｒｏｓｔｒｉｓ)在达芬梅杰岛上建群。最初岛上只有拥有共同亲鸟的 2只雄鸟和 1只雌鸟通过不