植物挥发物对蛾类昆虫性信息素的影响

在植物与昆虫的协同进化过程中,植物挥发物与昆虫性信息素的相互关系一直以来被认为是物种间的重要通信系统。这种相互关系表现为植物挥发物对昆虫生理和行为的影响上,影响昆虫性信息素的合成和昆虫对性信息素的行为反应。本文针对植物挥发物对蛾类昆虫性信息素的影响进行了综述。评述了寄主植物挥发物对蛾类昆虫性信息素或前体的合成及性信息素的产生与释放的影响,总结了寄主植物和非寄主植物挥发物对蛾类昆虫的求偶行为的调控作用及对蛾类昆虫性信息素的增效或抑制作用阐述了植物挥发物影响蛾类昆虫对性信息素行为反应的机理,并且讨论了目前存在的问题。     

章鱼胺对昆虫性信息素感受、生殖行为和精卵排放的调控

章鱼胺在昆虫生殖活动中发挥重要的调控作用。章鱼胺可以降低昆虫对性信息素感受的反应阈值,提高感受的敏感性。章鱼胺与输卵管上皮细胞受体OAMB和Octβ2R结合,激活Ca~(2+)/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ和蛋白激酶A,可促进肌肉松弛和输卵管管腔液体分泌。章鱼胺还能促进受精囊和卵巢围鞘的收缩。通过雌性生殖系统不同部位收缩与松弛的偶联,实现精卵排放和受精。此外,章鱼胺也可调控昆虫的求偶、抚育等生殖行为,可通过抑制腺苷酸环化酶的活性调节性信息素的合成和交配后效应。章鱼胺调控昆虫性信息素感受、生殖行为和精卵排放的研究虽然取得了显著进展,但相关机理和信号转导途径等仍需进一步探索。章鱼胺对昆虫生殖调控方面的研究将为查明昆虫生殖机制和杀虫剂开发提供重要理论参考。     

铃夜蛾属昆虫性信息素生物合成及内分泌调控

综述了铃夜蛾属Helicoverpa昆虫性信息素生物合成途径及内分泌因子的调控作用 ,包括信息素生物合成激活神经肽 (PBAN)和信息素生物合成抑制肽 (PSP)等的来源、结构和作用机制及一些种中保幼激素 (JH)和章鱼胺 (OA)对性信息素生物合成的作用 ,并展望了未来的研究方向。     

昆虫体内章鱼胺和酪胺的研究进展

章鱼胺(octopamine, OA)和酪胺(tyramine, TA)在昆虫体内扮演着各种重要的生理角色。它们协调控制着昆虫的各种器官和行为, 如调节外周淋巴器官功能和影响昆虫的学习与记忆、昼夜节律等, 使得昆虫能够以合理的方式来应对外界刺激, 并被认为在功能上对应于脊椎动物体内的肾上腺素和去甲肾上腺素。虽然都是酪氨酸脱羧基产物, 且酪胺是章鱼胺的生物合成前体, 但它们都通过不同的G蛋白偶联受体在昆虫体内发挥不同的神经调控作用。近年来, 对昆虫体内章鱼胺和酪胺, 尤其是它们与对应受体作用的研究, 日益受到关注。本文对昆虫体内章鱼胺和酪胺的生物合成, 在神经和非神经组织中的分布, 被突触前结构的再摄取以及它们在昆虫体内的不同生理功能等方面的研究进展进行了综述, 特别对章鱼胺和酪胺受体基因的克隆、信号转导途径以及药理作用特性等相关研究的最新进展进行了详细评述。     

昆虫体内章鱼胺的分布、功能及其研究进展

章鱼胺是无脊椎动物神经系统中普遍存在的多种微量生物胺之一。章鱼胺的分布及含量变化对于昆虫的生长、取食、代谢等多种生理、生物效应具有重要的作用。文章对昆虫体内章鱼胺的功能性、昆虫体内章鱼胺的分布及其主要功能、章鱼胺痕量测定方法、生存环境的改变及化学药剂的作用对章鱼胺含量的影响以及外界刺激对章鱼胺含量影响的生理及生物化学机理研究进行了综述。     

蛾类昆虫性信息素受体及其作用机理

蛾类昆虫性信息素受体首先从烟芽夜蛾Heliothis virescens和家蚕Bombyx mori中鉴定出来, 到目前为止已经克隆得到了19种蛾类昆虫的几十种性信息素受体基因, 并且这些基因在系统发育树中聚成一个亚群。性信息素受体从蛾类蛹期开始表达, 主要表达在雄性触角的毛形感器中, 少部分受体在雌性触角、 雄性触角其他感器以及身体其他部位中也有表达。大部分蛾类性信息素受体的配体并不是单一的, 而是能够对多种性信息素组分有反应, 部分性信息素受体还能够识别性信息素以外的其他物质, 还有一部分性信息素受体的识别配体目前尚不清楚。另外发现在雌性蛾类触角中也存在一些嗅觉受体能够识别雄性分泌的性信息素。在蛾类性信息素受体与性信息素识别的过程中, 性信息素结合蛋白不仅能够特异性地运送配体到嗅觉神经元树状突上, 还能够提高性信息素与性信息素受体之间的结合效率。另外, OrCo类受体与性信息素受体共表达在嗅觉神经元中, 在蛾类性信息素受体与配体的识别过程中扮演了重要角色。但是蛾类信息素对神经元刺激的终止并非由性信息素受体控制, 而是由细胞中的气味降解酶等其他因子调控。蛾类性信息素受体研究中还有很多疑问需要解答, 其过程可能比我们想象的更为复杂。     

单胺氧化酶的抑制作为杀虫脒对澳氰菊酯的增效作用

杀虫脒对拟除虫菊酯具有增效作用, 其与溴氰菊酯的共毒系数高达890.3, 增效显著.当用溴氰菊酯单独处理美洲蜚蠊时, 血淋巴内酪胺增加125%, 章鱼胺增加108%;当杀虫脒与溴氰菊酯(1:1)混用处理美洲蜚蠊时, 引起酪胺及章鱼胺增加的量更多, 其分别增加925%及500%, 杀虫脒对蜚蠊体内的单胺氧化酶(MAO)有显著的抑制作用.由此推断, 杀虫脒抑制单胺氧化酶后, 引起酪胺及章鱼胺的积累(不能进行氧化脱氨所致), 造成不正常的生理效应, 这应是杀虫脒对溴氰菊酯的增效机制.     

农业昆虫气味受体功能研究进展

昆虫主要依靠嗅觉系统寻找食物、发现配偶、控制交配、选择产卵地、逃避天敌等,因此嗅觉系统对昆虫的繁殖和生存至关重要。气味受体(odorant receptor, OR)是嗅觉系统中的关键成分之一,可被信息化合物激活引发特定行为产生。随着测序技术的发展,大量的农业昆虫的基因组和转录组被测序,从测序数据中分析获得了它们的OR家族。现在OR功能研究经常用到外源表达系统和CRISPR/Cas9系统。外源表达系统结合记录系统可用于目标OR表达和配体筛选,CRISPR/Cas9系统可从昆虫染色体上敲除目标OR基因,进而利用电生理技术和行为学实验研究其功能。本文系统总结了鳞翅目、直翅目、半翅目、双翅目、膜翅目和鞘翅目6个目30个种的农业昆虫OR的气味分子反应谱及功能,尤其是鳞翅目农业昆虫。农业昆虫的性信息素往往是由雌虫产生的两种或两种以上成分按一定比例组成的混合物,包括在种间生殖隔离中起作用的行为拮抗剂。每个种因此具有多个性信息素的受体,共同感受这些信息素信息,调控种内和种间性行为。有些OR可调谐至主要针对植物挥发物,包括花香气味,在寄主植物选择和雌虫选择产卵地等行为中起作用。聚集信息素受体可特异地被聚集信息素激活,引起聚集行为;报警信息素受体可特异地被报警信息素激活,引起排斥行为。研究农业昆虫OR的气味分子反应谱和功能可为开发在害虫防控中应用的性诱剂、食诱剂、拒食剂、聚集信息素等奠定理论基础。最后我们对未来的主要研究方向提出了以下建议：(1)开发新的外源OR表达系统;(2)研究在雌虫中特异调谐至针对雄虫产生的性信息素的性信息素受体的功能;(3)探讨OR与气味分子之间特异性相互作用的分子机制。     

捕食螨化学生态研究进展

捕食螨是重要的生物防治因子。早在20世纪70年代就发现了捕食螨的性信息素,许多研究证明植物挥发物在捕食螨向猎物定位过程中发挥着至关重要的作用,影响捕食螨寻找猎物的植物挥发物来源于未受害植物、机械损伤植物、猎物危害植物、非猎物危害植物。人工合成的植物挥发物组分对捕食螨具有引诱作用,但引诱活性低于虫害诱导植物释放的挥发性混合物。捕食螨的饲养条件、饥饿程度、学习与经验行为等会影响捕食螨对植物挥发物的反应。介绍了信息素与植物挥发物对捕食螨的作用,并讨论了目前存在的问题和研究前景。     

多巴胺对昆虫生殖的调控

多巴胺(dopamine, DA)可以调节昆虫的生殖行为,促进昆虫生殖系统的成熟发育.雄性果蝇(Drosophila)性行为受脑后外侧多巴胺能神经元(PPL2ab)调节,这些神经元的DA合成能力影响雄虫之间以及雌雄之间的求偶行为.果蝇雄成虫脑内DA含量影响性取向, DA水平过高或过低都会诱发雄性果蝇之间的同性求偶行为. DA还参与昆虫生殖行为转变和交配后行为的调节. DA可以作为神经激素,调节昆虫的味觉和嗅觉感受,中枢神经系统内DA对昆虫生殖行为的调节涉及多巴胺/蜕皮激素受体(DopEcR)和蜕皮酮的协同作用,果蝇后脑P1神经元在雄虫求偶信息回路中发挥重要作用. DA可以促进卵成熟发育,调节社会性昆虫生殖状态.对卵成熟发育的促进与DA受体表达的发育阶段性差异有关,并涉及DA、章鱼胺(octopamine, OA)、保幼激素(juvenile hormone, JH)、蜕皮激素(molting hormone, MH)之间的相互作用.黑腹果蝇幼龄雌虫咽侧体(corpus allatum, CA)内多巴胺D2型受体(DD2R)表达水平远低于性成熟雌虫,多巴胺D1型受体(DopR)表达水平远高于成熟雌虫,而DD2R在性成熟雌虫咽侧体内的表达水平远高于幼龄雌虫. DopR, DD2R在脂肪体细胞中的表达情况与CA相反. DA, JH, MH, OA之间的互作通过对相关基因表达和代谢酶活性调节实现.上述激素间的互作还涉及类胰岛素(insulin-like peptides, ILPs)及其信号途径.蜜蜂工蜂的生殖状态受蜂王上颚信息素(queen’s mandibular gland pheromone, QMP)、幼虫信息素、卵巢D2型受体基因的调节. DA对昆虫生殖调控的研究,可以为新药剂开发以及人类脑科学和神经系统疾病机制研究提供参考.     

昆虫聚集信息素

昆虫聚集信息素是昆虫重要的信息化学物质之一,对昆虫的聚集行为有重要意义。近三十年来,国外鉴定了多种昆虫聚集信息素,主要成分为一些烃、醇、醛、酮、酯、酸、酸酐、胺以及腈类化合物,但其在有害生物可持续治理中的应用潜能尚未充分利用;昆虫聚集信息素的来源多样,除蛹外,多个虫态均有聚集信息素释放,有些学者甚至把一些寄主释放的挥发物作为聚集信息素的组分;同种昆虫,不同生理状态,其聚集信息素可以完全不同或同一信息化学物质的功能不同;但是,并非所有昆虫的聚集行为均为聚集信息素调节,利他素、性信息素以及报警信息素等其它信息化学物质均能导致一些昆虫的聚集。本文综述了5目17科55种昆虫的聚集信息素。     

植物气味化合物与斜纹夜蛾性信息素的协同作用

为提高现有性信息素对雄蛾的引诱活性, 本研究通过大量的田间试验探索植物气味化合物与斜纹夜蛾Spodoptera litura性信息素（顺9, 反11-十四碳二烯乙酸酯∶顺9, 反12-十四碳二烯乙酸酯=10∶1）的协同作用机制。从斜纹夜蛾寄主植物和花的气味化合物中, 选择9种有代表性的化合物, 并以一定剂量分别加入到斜纹夜蛾性信息素诱芯中, 在田间测试对雄蛾的引诱活性。结果表明: 在测试的9种植源性化合物中, 发现一定剂量(每个诱芯加入0.4 mg)的苯乙醛(PAA), 具有显著提高斜纹夜蛾性信息素的引诱作用, 而高剂量的苯乙醛则强烈抑制性信息素的引诱活性; 此外, 其他各种浓度的测试化合物或混合物对性信息素则没有统计上显著的增效作用。不同剂量的苯乙醛单个化合物及各种植物气味化合物组成的混合物对斜纹夜蛾也有微弱的引诱作用。苯乙醛必须要与性信息素的完整组分(以10∶1比例混合的顺9, 反11-十四碳二烯乙酸酯和顺9反, 12-十四碳二烯乙酸酯)混合才能起作用, 缺少顺9, 反12-十四碳二烯乙酸酯则没有引诱活性。本研究证明, 苯乙醛作为理想的性信息素诱芯增效剂, 可应用于建立更理想的斜纹夜蛾性信息素诱杀技术, 对性诱害虫防治和测报具有应用价值。     

植物挥发性次生物质在植食性昆虫、寄生植物和昆虫天敌关系中的作用机理

植物挥发性次生物质在植食性昆虫、寄生植物和昆虫天敌关系中的作用机理杜永均,严福顺（中国科学院动物研究所,北京１０００８０）植物挥发性次生物质是一些分子量在１００—２００的有机化学物质,包括烃类、醇类、醛类、酮类、有机酸、内酯、含氮化合物以及有机硫等化...     

Molecular characterization,expression pattern and ligand‐binding properties of the pheromone‐binding protein gene from Cyrtotrachelus buqueti

Pheromone‐binding proteins (PBPs) play important roles in the information exchange between insect sexes, specifically in the process of transporting fat‐soluble odour molecules from the external environment to olfactory receptors through the olfactory sensillum lymph. The PBP functions in this process may explain the sex pheromone identification mechanism used by insects, laying a theoretical foundation for the prevention and control of pests by interfering with olfactory recognition. In the present study, a PBP gene of Cyrtotrachelus buqueti (GenBank accession number: KU845733) is cloned for prokaryotic expression. Using N‐phenyl‐1‐naphthylamine as the fluorescent probe in a competitive binding assay, the ability of CbuqPBP1 to bind 12 sex pheromone analogues and three volatiles of Neosinocalamus affinis shoots is examined. Of the 12 C. buqueti sex pheromone analogues, dibutyl phthalate gives the greatest displacement (inhibitory constant value of 11.1 μm ), whereas the other sex pheromone components show much smaller displacements. Consistent with other PBPs, the three plant volatiles (linalool, benzaldehyde and indole) show only a limited displacement of CbuqPBP1. However, the binding abilities of 1 : 1 ratios of each of the three plant volatiles with dibutyl phthalate show increases of 62.3%, 65.1% and 51.7% over the binding abilities of the three plant volatiles alone. CbuqPBP1 has dual roles in the processes of sensing sex pheromones and plant volatiles.     

Efficiency of volatile baited sticky traps for the Tarnished Plant Bug (Lygus lineolaris) in strawberry fields

Insecticides have adverse effects on human health and the environment. Thus, the development of non-chemical replacement to manage insect pests is urgent. An alternative is to bait sticky traps with attractive insect sex pheromones or plant volatiles. In Quebec, the tarnished plant bug (Lygus lineolaris) is a major insect pest. We tested the efficiency of sex pheromones (mixture of hexyl butyrate (HB), (E)-2-hexenyl butyrate (E2HB) and (E)-4-oxo-2-hexenal (KA)) and sunflower (Helianthus annuus) volatiles (pinene, sabinene and phenylacetaldehyde) as sticky trap baits for the tarnished plant bug in strawberry fields of the Laurentians in Southern Québec, Canada. The pheromones decreased the number of tarnished plant bug caught in the traps compared to a control. The sunflower volatile did not have any effect on the number of individuals caught in the traps. Different Lygus species use HB, E2HB and KA in different ratios for sexual signals and alarm signals and for species recognition. GC-MS analysis of the sex pheromone bait revealed that the ratios between the three main compounds did not match the intended ratio for the L. lineolaris species. This mismatch probably explains our results. Individuals were not attracted to sunflower volatiles. Our results point to the difficulty of manufacturing and using sex pheromones as baits. Future work should assess the effect of several pheromone ratios.     

雄性昆虫性信息素的研究进展

全面概述雄性昆虫性信息素的研究进展。主要从性信息素的释放机制及其作用、已发现的雄性昆虫性信息素及其化学结构进行阐述。通过不同部位释放的雄性昆虫性信息素种类是多样的,但其化学结构的差异又是细微的,雄性昆虫则利用这些差异来引诱雌性昆虫、促进交配和生殖隔离等。最后对雄性昆虫性信息素的研究作了展望。     

Volatiles from host plant brinjal attract the brinjal Fruit and Shoot Borer -Leucinodes orbonalis Guenee

Brinjal Fruit and Shoot Borer- Leucinodes orbonalis Guenee is a major insect pest on brinjal- Solanum melongena worldwide. An effective strategy used in developing pest controlling agents is the synergism between insect pheromones and host plant volatiles, which can increase the attraction of insect pest. The present study was aimed at investigating the chemical constituents and attractant effects of the volatiles extracted from different parts of the host plant brinjal on the behavior of adult L. orbonalis. Bioassay using Y-shaped olfactometer revealed that the one-day old virgin female, gravid female and male insects respond positively to the host plant volatiles extracted from fruits, leaves and shoots but not to that of flowers. It was shown that the gravid females were significantly attracted to all three volatiles (p < 0.05). Bioassay using X-shaped olfactometer identified that all three types of insects highly preferred the volatiles from fruits (p < 0.05). Gas chromatography-mass spectrometry analysis of volatiles indicated that brinjal plant produces volatile secondary metabolites, which include 2,2′-(Ethane-1,2-diylbis(oxy))bis(ethane-2,1-diyl) dibenzoate (12.11%), 3,7-dimethylocta-1,6-dien-3-ol (22.38%), Benzyl alcohol (22.9%) and Benzyl alcohol (27.06%) as major constituents from fruits, shoots, leaves and flowers respectively. Responses of insects to the volatiles from host plant in the absence of visual cues direct us to focus on the importance of host plant volatiles to locate the plant. Results of this study emphasize the major role that host plant volatiles play in the attraction of insect pests towards the plant.