昆虫的变态发育研究

昆虫变态发育使得昆虫成为地球陆地上种类最多、数量最大、分布最广、生活环境最多样化的一群生物。变态使昆虫在其生命周期中的不同发育时期表现出完全不同的形态、结构、功能和生活习性的变化,有利于昆虫迁飞转移,扩大其求偶交配、生活和生存环境空间。昆虫变态发育的变化是长期自然环境适应、协同进化的结果,受激素、营养和基因的精确调控。本文简要介绍了昆虫变态的类型、激素调控、营养调控和基因调控方面的研究进展,以及研究昆虫变态发育的科学和应用意义。     

中国林蛙消化管胚后发育的组织学观察

用解剖和组织切片技术对中国林蛙Rana chensinensis蝌蚪(23～46期)消化管的形态和显微结构变化进行观察比较.结果 表明,在中国林蛙幼体的胚后发育过程中,消化管长度从28期的37.0 mm逐渐增加至39期的95.3 mm,在变态过程中又缩短至22.0 mm.胃从42期开始膨大, 46期在位置和形态上与成蛙相似.消化管粘膜上皮逐渐完善,粘膜下层和肌层逐渐出现并加厚.胃腺、小肠腺以及杯形细胞在42～43期出现.说明林蛙消化管的组织结构特征与变态发育过程中食性的变化相适应.     

意大利蜜蜂工蜂脂肪体胚后发育过程中细胞的增殖和凋亡

脂肪体是昆虫体内物质贮备和中间代谢的重要组织。本研究通过显微形态观察、 BrdU免疫组织化学和原位末端转移酶标记(TUNEL)细胞凋亡检测技术, 对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂脂肪体胚后发育过程中细胞的增殖和凋亡特点进行了比较研究。结果表明： 意大利蜜蜂工蜂脂肪体细胞数量的快速增加集中在幼虫发育前期（1-3龄）, 而细胞的凋亡则集中在蛹发育早期的2-3 d（预蛹-2日龄蛹）时间之内。在变态发育中, 工蜂幼虫脂肪体凋亡降解后重新组建形成成虫的脂肪体。本研究为昆虫脂肪体的功能研究以及昆虫组织细胞自噬和凋亡的机制研究提供一定的证据。     

昆虫基质金属蛋白酶研究进展

经过长期的进化,昆虫已形成了完善的变态发育和天然免疫机制以适应自然界环境变化。在昆虫变态发育和免疫过程中产生的冗余蛋白质和瞬时蛋白质需要及时地降解,以保证变态发育和免疫反应的平衡。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteases, MMPs)是一类能够降解基底膜和胞外基质中多数蛋白质的蛋白水解酶,也是一类参与昆虫变态发育和天然免疫调节的重要锌离子依赖型蛋白酶。MMPs可降解关键的胞外基质和肽类激素,参与变态发育过程中的组织重构及天然免疫反应强度的调节。本文重点综述了基质金属蛋白酶参与调控昆虫发育和免疫的功能,并对昆虫基质金属蛋白酶研究中存在的问题、潜在的研究方向进行了探讨。     

昆虫变态发育类型与调控机制

昆虫变态发育使得昆虫成为地球上种类最多、分布最广的动物种群。它特指末龄幼虫化蛹,或者蛹向成虫的转变过程。根据变态剧烈程度,可将昆虫变态发育简单分为增节变态、表变态、原变态、不完全变态及全变态5种类型。此外,昆虫变态发育是一个极其复杂的生物学过程,受到激素、基因、营养等多种因素的精密调控。本文简要介绍了昆虫变态发育的类型和分子调控机理方面的研究进展。     

昆虫完全变态发育与其共生微生物之间的相互影响

完全变态昆虫在发育过程中要经过卵、幼虫、蛹和成虫四个阶段,它们在幼虫和成虫阶段形态构造和生活习性明显不同,这一现象被称为适应性解耦,使幼虫和成虫能够更独立地完成不同的任务,各自获得更高的效率,这对完全变态昆虫有巨大的生态和进化意义。然而这种发育方式为完全变态昆虫与微生物建立稳定的共生关系带来了巨大的挑战。它们在变态过程中身体结构的重塑、饮食习惯的改变等使微生物居住的栖息地发生彻底转变,微生物在昆虫宿主个体不同发育阶段和不同个体代际之间的垂直传递也受到了限制。为了高保真地维持稳定的共生关系,部分完全变态昆虫和共生微生物进化出多样的严格垂直传递或者规避完全变态发育的传递方式。也有部分完全变态昆虫趁此机会实现与共生微生物的关系解绑,与新的微生物建立联系,呈现出在不同生命阶段共生微生物的动态变化。此外,昆虫变态发育还直接受到共生微生物的影响,微生物能保护宿主在变态发育中最脆弱的阶段免受病原体感染,为变态发育提供必需的营养物质和促进变态发育的因子。因此,本综述将总结和深入探究昆虫完全变态发育与其共生微生物之间的相互影响。     

昆虫激素作用原理概述

经过近40年来的不断实验和研究,已证实昆虫体内具有控制个体生长、发育、蜕皮、变态以及生殖等生理过程的内分泌系统,内分泌器官分泌出来的激素(内激素),借体液运送,作用于体内某些器宫,引起相应的生理变化过程。本文首先扼要地介绍一下关于脑激素、蜕皮激素和保幼激素在调节控制昆虫胚后发育过程中的生理作用,然后进一步概述蜕皮激素和保幼激素是如何起作用的。     

昆虫卵的孵化及破卵器

昆虫的发育,从卵受精到胚胎发育,这是一个过程。一旦胚胎发育完成以后,就必须破卵而出,进行其胚后发育过程,由幼期发育成长,进而至成虫羽化。胚胎发育是一个依靠母体留给营养,在卵内发育的阶段;胚后发育则是在自然环境中自行取食、获得营养成分,适应环境条件的独立生活阶段。这两个截然不同的发育阶段,在昆虫生活中是一个很大的转折。从胚胎发育阶段,转化为胚后发育阶段,其分界线就是孵化。所以孵化是昆虫一生中很重要的一步。刚刚完成胚胎发育的幼期,其体力自然十分纤弱,如何能破卵而出?在其生理上和行为上必须具备一定的适应条件,否则就会夭折。     

MicroRNA对不完全变态昆虫变态及生殖调控作用的研究进展

MicroRNAs(miRNAs)是一类在真核生物中由内源基因编码的小分子RNA,参与昆虫变态、生殖发育、细胞分化等多种重要生物学过程,在转录水平上发挥重要作用.在完全变态昆虫中,大量调控其变态及生殖的miRNA被广泛报道且进行了深入的研究,但miRNA调控不完全变态昆虫的变态及生殖发育的研究仍比较少,对其具体的调控机制也需要进一步阐明.为此,本文综述了近年来miRNA在调控不完全变态昆虫(以直翅目飞蝗Locusta migratoria、半翅目褐飞虱Nilaparvata lugens和蚜虫以及部分蜚蠊目昆虫为代表)的变态及生殖方面的研究进展,以期深化理解miRNA对不完全变态昆虫变态和生殖发育方面的机制,为害虫生态治理和综合防控提供科学依据.     

意大利蜜蜂胚后发育过程中中肠上皮组织细胞的更替

中肠是昆虫消化、 吸收营养物质的主要部位。本研究通过形态解剖、 BrdU免疫组织化学和原位末端转移酶标记(TUNEL)细胞凋亡检测等技术, 对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica中肠胚后发育过程中细胞的增殖和凋亡模式进行了比较研究。结果表明：意大利蜜蜂幼虫发育早期, 中肠的增加主要来自于上皮细胞的分裂以及再生细胞的增殖。在变态发育期间, 中肠上皮经历了广泛的重组, 由再生细胞重新形成的蛹上皮替代了幼虫上皮。再生细胞在蜜蜂中肠的整个发育阶段始终存在, 为中肠的生长和更替提供了主要的细胞来源。本研究为昆虫组织细胞自噬和凋亡机制的研究提供一定的证据。     

中华蜜蜂中央复合体的结构及胚后发育

中央复合体是昆虫脑中一个非常特殊的结构,与昆虫的视觉认知学习等许多复杂的行为有关。本研究通过形态解剖、免疫组织化学等技术,对中华蜜蜂中央复合体的组织结构以及胚后发育过程进行了比较研究。结果表明,中华蜜蜂的中央复合体包括前脑桥、中心体和2个球形的小结;中央复合体的发育从1龄幼虫开始,中心体上区的发育在末龄幼虫基本完成,前脑桥和中心体下区的发育集中在蛹发育早期;中央复合体中神经胶质数量的快速增加集中在预蛹期。本研究为昆虫中央复合体的发育以及功能研究提供理论基础。     

矮牵牛叶片体细胞胚胎发生发育的组织学观察

以矮牵牛生根试管苗的叶片为外植体,在培养基MS NAA0.1mg/L 6-BA1.6mg/L上诱导体细胞胚胎直接发生。从接种后第一天开始观察叶片愈伤组织发生、发育的外部形态变化,从接种后第七天开始,每隔3天取变化明显的叶片组织块切片观察其胚状体的组织细胞学连续变化。组织切片观察表明,矮牵牛叶片体细胞胚胎发生类似于合子胚的发育过程;矮牵牛体细胞胚起源于叶肉细胞,胚性细胞与非胚性细胞染色明显不同,体细胞胚胎与周边其它组织有明显界线;体细胞胚胎的发育经历胚性细胞、多细胞原胚、球形胚、梨形胚、心形胚、鱼雷胚、类子叶胚等几个阶段。     

昆虫长链非编码RNA的研究进展

长链非编码RNA(lncRNA)是一类长度大于200 nt的非编码RNA基因,在生物体内具有重要的生物学功能,近年来逐渐引起人们的重视。利用生物信息学预测流程,可以从RNA-seq测序数据中发现大量的lncRNA基因。迄今为止,已在果蝇、家蚕、褐飞虱等11种昆虫中发现了47 049个lncRNA基因。目前lncRNA的分类标准尚未统一,有的根据其在基因组上的位置进行分类,有的根据其长度大小进行分类,也有的根据其功能进行分类。研究发现,大量的lncRNA在果蝇形态转变的关键时期、小菜蛾抗药性品系、褐飞虱高繁殖力种群及埃及伊蚊感病毒细胞中高水平表达,显示其在昆虫变态发育、抗药性形成、繁殖力和抗病毒中具有重要的功能。lncRNA还参与调控昆虫剂量补偿效应、睡眠行为、性别决定等重要生命活动过程。本文简要综述了lncRNA的分类、预测、昆虫lncRNA的发现、昆虫lncRNA功能研究的最新进展。     

尖唇散白蚁胚胎发育激光共聚焦扫描显微镜观察

【目的】本研究旨在探究尖唇散白蚁Reticulitermes aculabialis胚胎在不同发育阶段的变化特征。【方法】每日收集尖唇散白蚁的卵,并固定其胚胎发育状态,采用DAPI染剂对白蚁胚胎进行染色,通过激光共聚焦扫描显微镜观察记录尖唇散白蚁胚胎在不同发育阶段的形态特征。【结果】在25℃下尖唇散白蚁胚胎发育过程历经25~30 d,按照发育特征将其划分为12个阶段。胚胎发育早期,卵黄细胞均匀分布在卵内部,卵内细胞核向卵的中间浓缩,在细胞到达卵的后表面时形成浓缩的囊胚细胞作为胚盘;胚胎发育中期,胚胎开始进行“反转型”的囊胚运动,头部和前后轴从后极到前极反转,胚带出现明显的“双弯”结构。胚胎发育中后期,胚胎变宽,内部器官逐渐开始发育,出现明显的伸长与分节;胚胎发育后期,附肢发育明显,内部器官发育成熟。【结论】尖唇散白蚁胚胎发育过程历经12个阶段,属于短胚带型,胚带出现“双弯”结构,发育中期经历两次囊胚反转。本研究为真社会性昆虫白蚁的胚胎发育过程提供了形态学和生物学依据。     

黑斑蛙变态过程中甲状腺发育及甲状腺激素分泌

系统研究了我国本土两栖动物种黑斑蛙（Rana nigromaculata）变态发育过程中甲状腺组织学和甲状腺激素水平的变化,为甲状腺生物学和甲状腺干扰研究提供基础数据。黑斑蛙蝌蚪发育的形态变化: 第26-40阶段,后腿芽生长并逐渐分化出五趾结构;42阶段,开始进入变态高峰期,前肢展开,尾吸收,蝌蚪身体发生巨大形变;46阶段,蝌蚪完全变态成小蛙。随着形态学的变化,甲状腺的组织结构也发生明显的变化: 26-37阶段,甲状腺体积较小,增长缓慢;38阶段甲状腺体积迅速膨大,进入高峰期,甲状腺的发育达到顶峰;随着变态完成,甲状腺又逐渐缩小。甲状腺组织学变化的同时,甲状腺激素水平也相应发生变化: 在变态前期,下颌中3,3',5-三碘代-L-甲腺原氨酸（T3）水平增长缓慢,进入变态期后,T3含量迅速升高,在变态高峰期达到峰值,随后下降。以上结果表明,黑斑蛙发育过程中甲状腺组织学的变化与甲状腺激素水平的波动相吻合。对黑斑蛙甲状腺系统的研究,可为日后使用黑斑蛙开展甲状腺干扰作用的研究提供基础。       

植源性昆虫生长调节剂

昆虫中存在一类含量少而生理作用极为显著的活性物质,其中包括昆虫激素、昆虫信息素和昆虫毒素等。昆虫激素又称变态激素,一般包括脑激素、保幼激素和蜕皮激素等。昆虫的胚胎后发育与成熟过程是受体内这些激素控制的。若破坏激素系统的平衡,如外加过量的这种激素或对抗这种激素的物质,就会阻碍昆虫的正常生长、分化和变态的程     

昆虫保幼激素生物合成的调节与测定

<正> 保幼激素(JH)是由昆虫的咽侧体(CA)产生。它调节着发育和生殖。从昆虫中已分离出3种具有JH活性的化合物,分别称为JH1、JH2、JH3。它们的生理活性大不相同。JH3是大部分成虫的主要激素,可促进卵巢的发育,所以是一种促性腺激素。JH1和JH2主要在鳞翅目幼虫和蜚蠊若虫内,它们在变态开始就参与这一过程的调节作用,称为变态激素。     

香果树体细胞胚胎发生过程中4种同工酶的研究

用非变性聚丙烯凝胶电泳技术对香果树体细胞胚胎发生及形态建成过程中过氧化物酶(POD)、酯酶(EST)、淀粉酶(AMY)和超氧化物歧化酶(SOD)4种同工酶进行分析.结果表明:香果树体细胞胚胎发生及形态建成过程中,POD、EST、AMY和SOD活性变化与胚性愈伤组织的诱导及体细胞胚的发生发育密切相关.非胚性愈伤组织和胚性愈伤组织酶谱差异明显,胚性愈伤组织中EST和AMY同工酶酶带多且活性高,非胚性愈伤组织中缺乏EST和AMY同工酶表达,AMY同工酶可作为胚性细胞分化和发育的重要标志.香果树体细胞胚形态建成过程中,球形胚时期的AMY、POD、EST同_T酶活性最强,表明这一时期生理代谢旺盛,是体细胞胚形态建成的关键时期;POD、AMY和SOD 3种同工酶的酶谱及表达强弱在形态建成的不同时期呈现有规律的变化,可作为香果树体细胞胚发生发育特定时期的参考标记. 与胚性愈伤组织的诱导及体细胞胚的发生发育密切相关.非胚性愈伤组织和胚性愈伤组织酶谱差异明显,胚性愈伤组织中EST和AMY同工酶酶带多且活性高,非胚性愈伤组织中缺乏EST和AMY同工酶表达,AMY同工酶町作为胚性细胞分化和发育的重要标志.香果树体细胞胚形态建成过程 ,球形胚时期的AMY、POD、EST同_T酶活性最强,表明这一时期生理代谢旺盛,是体细胞胚形态建成的关键时期;POD、AMY和SOD 3种同工酶的酶谱及表达强弱在形态建成的不同时期呈现有规律的变化,可作为香果树体细胞胚发生发育特定时期的参考标记. 与胚性愈伤组织的诱导及体细胞胚的发生发育密切相关.非胚性愈伤组织和胚性愈伤组织     

昆虫变态发育的激素和营养调控研究进展与展望

变态发育是促进昆虫进化和多样性形成的重要因素之一。昆虫变态发育主要受到蜕皮激素和保幼激素的协同调控,通过信号通路诱导下游基因表达,保证蜕皮、组织重塑等生理过程的正确发生。除内在激素外,外在营养物质亦可通过营养信号影响激素信号进而控制变态发育进程。本文主要综述了近十年来我国科研工作者在昆虫变态发育的激素和营养调控机制研究方面所取得的突出成果,并对未来潜在的研究方向进行了展望,以期对我国的害虫防治和益虫利用研究提供理论指导。     

辣椒花药培养胚状体发生的组织学和细胞学研究

采用荧光显微镜、扫描电镜和透射电镜技术．系统研究了辣椒花药培养胚状体发生的组织学和细胞学变化特征。辣椒单个花药中花粉发育具有强烈的不同步性。随着培养时期的变化．不同时期花粉的百分率也发生变化。处于单核靠边期的小孢子培养以后按两种发育途径之一进行发育。在多数情况下,孢子体不对称分裂,产生典型双核花粉。胚性花粉粒是由营养核的重复分裂形成的。当小孢子从四分体中释放出来．特殊类型的外壁已经形成。在随后的花粉发育过程中．小孢子体积增大,外壁继续加厚。培养24h后,小孢子体积增大。胚性发生的小孢子表现出两种不同的形态变化。当胚状体发育到心形胚时．胚状体的表皮细胞排列规则。用光学和电子显微镜分析了小孢子胚状体形态形成过程．及胚状体诱导后细胞组织发生的一系列结构变化的时序性特征,这些变化主要影响质体、液泡室、细胞壁和细胞核,进一步分化的程序模拟合子胚的发育。