昆虫单个感觉器记录技术研究进展

单感器记录技术是一种昆虫细胞外电生理技术,可以测量昆虫单个感受器对刺激物的电生理反应。该技术有助于探明昆虫嗅觉和味觉感受器对不同信息化合物的电生理响应机制,将单感器记录技术与其他技术相结合,不仅可以阐明昆虫嗅觉反应的分子机制,还可以研制昆虫行为调节剂、检测挥发性有机化合物的生物传感器。本文介绍了单感器记录仪的结构和昆虫单感器记录的原理,并对单感器记录技术在昆虫学研究方面的应用进行了综述,以期为探明昆虫感受化学信息物质的机理和应用提供依据。     

昆虫视觉电生理技术研究进展

昆虫视觉电生理技术是研究昆虫感光细胞和视觉神经元电学特性的重要技术,包括视网膜电位技术(ERG)和微电极细胞内记录技术(MIR)。ERG技术记录的是昆虫的视网膜对不同光刺激产生的电压或电流变化,这种反应发生在细胞外。MIR则是记录昆虫的单个感光细胞或视觉神经元对不同光刺激产生的电压或电流变化,这种反应发生在细胞内。昆虫电生理技术有助于探究昆虫视觉对光的电生理响应机制和明确昆虫敏感光谱和光感受器类型。本文介绍了ERG和MIR的基本结构及原理,总结了近20年来两种技术在昆虫感光电生理方面的应用,可为阐明昆虫对光的感受机制以及利用昆虫的趋光性防治害虫提供参考。     

多通道记录(MR)及其与气相色谱联用技术(GC-MR)在昆虫嗅觉生理上的应用

多通道电生理记录(Multiunit recording,MR)和气相色谱(Gas chromatography,GC)-多通道电生理记录(GC-MR)是昆虫化学生态学中研究昆虫对气味化合物神经元反应非常重要和前沿的电生理技术,在研究昆虫对植物气味和性信息素的嗅觉反应机制以及高灵敏性筛选活性化合物等方面具有非常重要的作用。本文介绍这一技术的基本原理、操作步骤和应用实例,并详尽说明了使用中应该注意的事项。     

昆虫感觉气味的细胞与分子机制研究进展

昆虫作为地球上最为成功的类群,已经成功地进化了精细的化学感受系统,通过化学感受系统适应各种复杂的环境,保持种群的繁荣。自1991年在动物中发现嗅觉受体基因以来,关于昆虫感受化学信息的周缘神经系统的分子和细胞机制方面的进展十分迅速。文章主要就昆虫周缘神经系统的感受化学信息的分子和细胞机制进行综述。首先对昆虫感觉气味的细胞机制的研究进展进行简要介绍。昆虫嗅觉神经元在感受化学信息过程中起着极为重要的作用,昆虫嗅觉神经元上表达的嗅觉受体不同而执行着各异的功能。各种嗅觉神经元对于化学信息的感受谱有较大的区别;嗅觉神经元对化学信息类型、浓度、流动动态等产生相应的电生理特征反应。研究表明同一种神经原可以感受多种化学信息,而一种化学信息也可以被多种神经原所感受。由神经原对化学信息感受所形成的特征组合就是感受化学信息的编码。其次较为详细地论述与昆虫感受气味分子相关的一些蛋白质的研究进展。气味分子结合蛋白是一类分子量较小、水溶性的蛋白,主要位于化学感受器神经原树突周围的淋巴液中。在结构上的主要特征是具有6个保守的半光氨酸和由6个α螺旋组成的结合腔。自1981年发现以来,已经在40余种昆虫中发现上百种。由于研究手段的不断进步,已经对该类蛋白的表达特征、结合特性以及三维结构和结合位点进行了大量的研究,提出了多个可能的功能假说,在诸多的假说中,较为广泛接受的是气味分子结合蛋白在昆虫感觉气味的过程中,是与疏水性的气味分子相结合,并将气味分子运输到嗅觉神经原树突膜上的嗅觉受体上。这些处于树突膜上的嗅觉受体则是昆虫感觉气味过程中的另一个十分重要的蛋白质。目前,已经在果蝇、按蚊、蜜蜂和家蚕等10余个昆虫种类中发现上百个嗅觉受体蛋白基因。这类蛋白是跨膜蛋白,一般具有7个跨膜区,整个蛋白的氨基酸残基在400～600个。昆虫的嗅觉受体蛋白的N-端在胞内,而C-端在胞外,这与G耦联蛋白不同。而且,昆虫的一个嗅觉神经元可以表达1～3个嗅觉受体蛋白,也与哺乳动物的一个神经元只表达一种受体蛋白有所不同。每种嗅觉受体可以感受多种气味分子,而一种气味分子可以被多个嗅觉受体所感知,这样组成了感受化学信息的编码谱。最近采用基因敲除技术和膜片钳技术研究发现,昆虫的嗅觉受体蛋白在信号传导中也有特殊性,即嗅觉受体可以直接作为离子通道,而引起动作电位。还有近来的研究表明,神经膜蛋白对于果蝇的性信息素感受神经元感受性信息素cVA是必要的。实际上,昆虫对于化学信息的感受和信号的转导,并不是上述蛋白单独起作用完成的,而是多种蛋白相互作用的结果。论文最后对该领域研究内容进行了展望。     

胞内记录猫体感皮层内脏伤害性感受神经元的电生理特性

为了从细胞水平探讨皮层内脏伤害感受的特性及机制,本文应用细胞内电位记录技术,观察了猫体感皮层内脏大神经皮层代表区的８５１个神经元对电刺激内脏大神经的诱发反应及电生理特性。其中４１２个单位为内脏伤害性感受神经元,其自发放电有多种形式,根据诱发反应现象分为特异性和非特异性伤害感受神经元,内脏伤害性诱发反应分为兴奋性反应（５１７％）、抑制性反应（３１３１％）及混合性反应（１７％）三类。在形式上具有潜伏期长、反应形式复杂等特点。实验发现８５个神经元为内脏及肋间神经的会聚反应细胞。部分神经元用神经生物素进行细胞内电泳标记以显示功能细胞所在层次及形态。结果说明皮层体感神经元具有内脏伤害性感受的作用,并从细胞及突触后电反应特点上探讨了内脏痛的感受机制。     

蓖麻蚕雄蛾触角的嗅觉感受细胞对性信息素各组分的反应

本文用单个嗅觉感受细胞电反应的记录方法,测定了蓖麻蚕Philosania cvnthiaricini)雄蛾触角的毛形感器对其性信息素组分及雌蛾腹部性腺提取物的反应。发现反-4,反-6,顺-11-十六碳三烯醛和反-4,反-6,顺-11-十六碳三烯乙酸酯能引起反应。对前者发放大脉冲,对后者发放小脉冲,对雌蛾腹部提取物发放大、小两种脉冲,但以大脉冲为主。选择性适应试验表明,蓖麻蚕雄蛾触角的毛形感器中存在两种不同类型的嗅觉感受细胞。     

鳞翅目昆虫化学感受器及其感受机理新进展

鳞翅目昆虫化学感受器是鳞翅目昆虫化学通讯的主要工具,将种间、种内及无机环境各种化学信息联系起来,从而使昆虫做出相应的行为反应。本文综述了鳞翅目昆虫化学感受器的类型及化学感受机理新进展, 包括嗅觉途径、嗅觉感受相关蛋白、信息传导、编码、加工处理、整合输出、感受谱及味觉感受机理,为探索利用鳞翅目昆虫行为控制剂来监测、防治鳞翅目害虫提供理论依据。     

多音天蚕和柞蚕的嗅觉感受细胞对性外激素组分的反应特性

观察了多音天蚕Antheraea polyphemus及柞蚕I>Antheraea pernyi 雄蛾触角上毛形感器 (Sensillum trichodeum)的形态、数量和分布,并用单细胞记录方法研究嗅觉感受细胞对性外激素组分的反应特性。两种雄蛾的触角上的每个毛形感器内都存在有1至3个数目不等的嗅觉感受细胞,即AC₁-细胞,Ac₂-细胞和AL-细胞,它们分别对各自的性外激素组分产生具有高度特异性的反应。     

蝗虫触角感受器及其生态学意义

蝗虫触角感受器及其生态学意义陈湖海康乐（中国科学院动物研究所北京１０００８０）关键词蝗虫触角感受器形态分布生态学触角是昆虫感觉系统的重要组成部分,行使着嗅觉、触觉、味觉及感受气流、ＣＯ２、湿度和温度等功能,左右着其选择食物、取食、躲避危险、寻觅配偶及...     

本期重点推介

正研究棉铃虫Helicoverpa armigera嗅觉感受的神经机制,可为进一步研发棉铃虫引诱剂技术提供理论依据。单感器记录与神经元示踪技术相结合是研究昆虫嗅觉受体神经元的功能及其投射的神经纤维球的重要方法。为了鉴定棉铃虫雄性成虫触角性信息素感器嗅觉受体神经元的功能、形态及中枢投射路径,河南农业大学植物保护学院马百伟和赵新成及中国农业科学院植物保护研究所王桂荣等以雄性棉铃虫成虫为试虫,利用单感器记录技术记录其嗅觉受体神经元     

THE ORIGIN OF THE ACETYLCHOLINE RELEASED FROM THE SURFACE OF THE CORTEX

—The specific radioactivity of acetylcholine liberated from the surface of the rabbit occipital cortex has been compared with that of the underlying cortical synaptosomal and vesicular acetylcholine at varying times after the administration of [N-Me-³H]choline. Choline was administered by diffusion from solutions placed in cups formed by Perspex cylinders applied to the surface of the cortex. Acetylcholine was collected by diffusion into these cups. The specific radioactivity of the acetylcholine declined progressively. The effect of stimulation of afferent cholinergic pathways was to cause a fall in the specific radioactivity of the released acetylcholine. However this was always higher than that of the synaptosomal or vesicular acetylcholine as represented by fractions P₂ and D of the authors’fractionation scheme. It is concluded that acetylcholine released from the cortex must come from a store or stores more recently synthesized than the endogenous acetylcholine of these subcellular fractions.     

太湖贡湖湾食物网特征研究

应用稳定性同位素技术(13C和15N)研究了太湖贡湖湾食物网特征, 结果显示由于食物来源变化多样性影响, 导致贡湖的食物网结构和营养级关系变化较为复杂, 贡湖主要生物类群13C、15N值表现出较大的种间差异。消费者13C值从摇蚊幼虫的-32.3到锯齿米虾的-22.1, 其值大小与营养级的关系没有规律性。消费者平均15N值从褶纹冠蚌的10.3到位于顶端间下鳙的19.0, 随营养级位置而升高。群落中所有种类的15N、13C值之间没有相关性(r=0.1835, P0.05), 表明该食物网是非线性食物网。研究结果验证了杂食性生物有机体普遍存在于富营养化的贡湖水域生态系统中, 且13C结果表明, 浮游植物、固着藻类以及沉水植物为贡湖食物网中大多数生物有机体的主要碳源。贡湖食物链长度为4.44营养级。