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。     

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.     

多巴脱羧酶及其与神经类疾病的关联性研究进展

多巴脱羧酶(dopa decarboxylase,DDC)又称作芳香族L-氨基酸脱羧酶,是儿茶酚胺生物合成途径中重要的酶之一,具有多种生物学功能。多巴脱羧酶可分别催化L-3,4-二羟基苯丙氨酸(L-多巴)和L-5-羟色氨酸合成两种神经递质多巴胺和五羟色胺。多巴胺和五羟色胺在脊椎动物和无脊椎动物的生殖、发育、行为和免疫应答过程中均具有重要作用。此外,它还与多种神经类疾病和社会行为有关。多巴脱羧酶一般以二聚体的形式存在于哺乳类和昆虫的多种神经和非神经组织中。本文从多巴脱羧酶的结构、催化机制、与神经类疾病及其攻击性社会行为的关联性研究进展等方面进行了综述。     

昆虫体内的酪胺:合成、降解与生理功能

作为神经活性物质,昆虫体内的酪胺(tyramine, TA)主要在酪胺能神经元中合成,但也可在马氏管主细胞中合成。TA在结合其受体发挥生理功能后,可被突触前膜的转运体(transporter)转运回突触前膜重复利用。N-酰基化可能是昆虫体内TA降解的主要途径。目前,昆虫体内发现的TA受体均属于G蛋白偶联受体,通过与Gi或Gq结合导致cAMP或(和) Ca~(2+)水平的变化,实现信号转导。此外,果蝇神经系统内星型胶质细胞、瞬时感受器电位通道Waterwitch (Wtrw)以及多巴胺能神经元也参与TA的信号转导。TA参与昆虫求偶与交配后行为的调节,与章鱼胺(octopamine, OA)、FMIRFamide神经肽协同调节精子和卵的贮存和排放;还参与调节马氏管排泄,与多巴胺(dopamine, DA)协同调节蜜蜂工蜂的生殖分化,与OA以相互拮抗的方式调节昆虫的运动。飞蝗群居型和散居型个体的分化也受TA和OA的协同调节。TA还可以调节采集蜂资源利用与开发的平衡。现综述该领域相关研究进展并展望未来研究方向。     

痕量胺受体与精神疾患的关系

谈及人脑的化学 ,人们注意的是神经递质多巴胺与 5 羟色胺 ,它们激发并调节神经冲动的电信号 .但人脑中还有一种化学物质称为痕量胺却为人所忽视 .痕量胺包括酪胺、β 苯乙胺 (β ＰＥＡ)、色胺以及章鱼胺 ,在人脑中存在浓度很低 .由于证明了痕量胺是昆虫脑中的主要神经递质 ,在 2 0世纪 6 0年代引起了相当大的兴趣 .但由于科学家未能在脊椎动物中找到痕量胺的受体 ,对它的兴趣便减少了 .现在 ,美国科学家ＢｅｔｈＢｏｒｏｍ ｓｋｙ及其同事搜寻到了新的 5 羟色胺受体 .她们证明该新受体与章鱼胺、酪胺和苯乙胺能起反应 .她们也进一步证实…     

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。     

昆虫多巴胺及其受体的研究进展

多巴胺（dopamine, DA）是脊椎动物和无脊椎动物体内一种重要的生物胺, 其参与调控了昆虫的多种生理反应和行为过程, 如学习与记忆、 认知、 性取向、 抉择、 运动以及型变等。多巴胺主要通过结合特异性的G蛋白偶联受体, 即多巴胺受体（dopamine receptors, DARs）来发挥生理作用。本文综述了多巴胺在昆虫中的调控、 分布及所参与的生理功能, 如多巴胺调控昆虫的交配、 发育、 嗅觉以及运动行为等, 特别对DARs的信号转导、 生理功能以及药理学等方面进行了详细评述。昆虫的DARs大致可分为两大类： D1-like DARs和D2-like DARs。D1-like DARs包含有2种亚型, 分别为DOP1和DOP2。DOP1仅能偶联胞内cAMP的上升, 而DOP2不仅可以起胞内cAMP的上升, 还可偶联胞内Ca²⁺的释放。 D2-like DARs仅包含有1种亚型DOP3, 其被激活后引起胞内cAMP的降低。DA通过激活不同的DARs可偶联不同的第二信使系统, 所产生的下游细胞反应则与昆虫的各种行为相关, 而对昆虫DARs的药理学研究将有助于我们开发特异性的杀虫剂用于害虫防治。     

蜜蜂蜂王与工蜂级型分化研究进展

蜜蜂ApismekiferaL .是典型的社会性昆虫 ,蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的二倍体成蜂 ,但是在形态、生理、行为等方面有明显的差异 ,属于不同的级型。蜂王和工蜂的级型分化的关键时期发生在幼虫的 4龄末至 5龄止。分化是由分化基因调控的 ,幼虫期食物的质和量是分化的外部决定因子。JH对两级型中卵巢的分化有非常重要的调控作用。蜜蜂脑或其它组织中可能有分泌调控CA的咽侧体调节激素 ,它们通过对CA中JH的合成和分泌的调控而参与了分化的调控。章鱼胺等生物胺也参与了分化调控过程。     

吸血昆虫生殖调控的分子机制

吸血昆虫是可以传播病原微生物的一类节肢动物,包括蚊虫、白蛉、蠓、猎蝽、跳蚤等。由于其特殊的吸血习性,它们成为了疟疾、登革热、丝虫病、锥虫病等急性传染性疾病的媒介载体。虫媒疾病具有传播速度快、扩散面积广和危害重等特点,不仅严重危害人类健康,还容易造成巨大的经济损失。由于针对虫媒传染病的药物匮乏以及虫媒病原对化学药物抗性的不断增加,阻断吸血昆虫的生殖成为控制虫媒疾病传播的有效措施。保幼激素(juvenile hormone, JH)和20-羟基蜕皮激素(20-hydroxyecdysone, 20E)在昆虫生殖过程中扮演着重要的角色。JH与胞内受体复合物Met/Tai结合后调控JH/Met靶基因表达,进而促进卵黄发生过程,为昆虫之后的吸血及产卵提供了必要条件;20E胞内受体为EcR/USP组成的异源二聚体,两者结合后激活下游基因表达,诱导卵黄原蛋白(vitellogenin, Vg)合成,为发育的卵巢提供营养。营养信号通路(胰岛素信号通路以及氨基酸介导的雷帕霉素靶蛋白信号通路)同样可以激活Vg合成,促进昆虫生殖;此外,营养信号通路与JH和20E之间可以相互作用共同调控吸血昆虫发育和繁殖。碳水化合物代谢以及脂代谢等能量代谢过程是昆虫生殖过程中主要能量来源,可以满足吸血昆虫生殖发育不同阶段极高的能量需求。研究表明,JH和20E信号通路在能量代谢过程中起着重要的调控作用;微小RNA在蚊虫这一类吸血昆虫中被证明与肠道微生物稳态、血液消化以及脂代谢等生理学过程密切相关,进一步影响了蚊虫卵巢发育。近年来,随着分子生物学及测序技术的革新,吸血昆虫生殖调控机制的研究不断取得新的进展。本文主要阐述了吸血昆虫生殖调控的分子机制研究进展,以期为通过调控吸血昆虫生殖的方法以阻断病原传播提供重要线索。     

天敌昆虫控害机制与可持续利用

天敌昆虫是自然生态系统内抑制害虫种群的重要因子,利用天敌昆虫控制农业害虫是安全有效的害虫控制策略,也是未来害虫管理发展的方向.本文在系统总结国内外研究进展的基础上,提出害虫治理要从“被动应急控制”转变为内部助增的“主动促进自然调控”的新理念,创新多种天敌昆虫协同控制多种害虫的“网式协同调控”新途径,建立一个自我维持并可有效降低害虫种群水平的农业生态系统.未来的研究应针对“天敌昆虫调控害虫的内在机制”与“天敌昆虫在农业生态系统中持续发挥作用的生态学基础”等关键科学问题,从基因、个体、种群、群落和生态系统不同层次,重点开展:1)天敌昆虫寄生和捕食害虫的行为与适应机制;2)天敌昆虫大量繁育的营养与生殖生理基础;3)寄生性天敌昆虫与寄主互作的免疫机制;4)天敌昆虫协同控害的生态学机制;5)天敌昆虫可持续利用的生物防治新模式等方面的研究.     

保幼激素调控昆虫生殖滞育的研究进展

滞育是昆虫响应不良环境信号后的一种发育停滞的状态,是昆虫的一种季节性适应策略。生殖滞育是发生在成虫期的一种生殖系统发育停滞的滞育类型。目前普遍认为,昆虫的生殖滞育受到体内多种激素的共同调控,而其最直接的原因是保幼激素的缺乏,但其具体调控机制尚不明确。本文主要从保幼激素调控昆虫生殖滞育的下游网络及生殖滞育昆虫中调控保幼激素的上游信号两方面进行综述,以期为探明保幼激素调控昆虫生殖滞育的作用机制提供参考。     

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.     

昆虫胰岛素生理功能的研究进展

胰岛素是由胰岛β细胞经过一些内源性或外源性物质的诱发而分泌的蛋白质激素,通过细胞的信号转导控制调节糖、脂肪和蛋白质代谢,从而影响生殖以及衰老等生长发育过程。近年来研究陆续证实该途径在昆虫中也普遍存在。本文综述了昆虫胰岛素信号途径,胰岛素在调控昆虫生长发育、生殖和行为方面的重要作用,并且胰岛素可以通过对保幼激素和蜕皮激素的影响间接作用于昆虫,对了解胰岛素在昆虫生理功能中的作用及害虫综合防治策略的制定具有积极意义。     

昆虫唾液成分在昆虫与植物关系中的作用

近年来,人们对于植食性昆虫唾液的深入研究,揭示出其在昆虫与植物的相互关系和协同进化中起到非常重要的作用。植食性昆虫唾液中含有的酶类和各种有机成分,能诱导植物的一系列生化反应,而且这些反应有很强的特异性,与为害的昆虫种类甚至龄期有关。鳞翅目幼虫口腔分泌物（或反吐液）中含有的β-葡糖苷酶、葡萄糖氧化酶等酶类和挥发物诱导素等有机成分,已经证明可以诱导植物的反应; 刺吸式昆虫的取食也可以刺激植物产生反应,但其唾液内的酶类,如烟粉虱的碱性磷酸酶, 蚜虫的酚氧化酶、果胶酶和多聚半乳糖醛酸酶, 蝽类的寡聚半乳糖醛酸酶等是否发挥作用,目前还没有直接的证据。寄主植物对昆虫的唾液成分也有很大的影响,可能是昆虫对不同植物营养成分和毒性成分的适应方式。对昆虫唾液蛋白的分析表明,具有同样类型口器、食物类型接近的昆虫,唾液成分有更多的相似性。研究植食性昆虫的唾液成分,对于阐明昆虫和植物的协同进化关系、昆虫生物型的形成机理、害虫的致害机理,以及指导害虫防治等,有着一定的理论和实际意义。     

植物源活性物质对昆虫生殖的干扰作用

昆虫的繁盛与其强大的生殖能力密切相关,而环境友好的植物源活性物质是可持续的害虫防治方法之一,能够通过多种作用机制影响昆虫的生殖发育。本文从昆虫生殖行为、生长发育、生殖细胞或器官、生殖地位与性比、共生微生物等方面,综述了植物源活性物质对昆虫生殖干扰机理的研究进展及相关的应用情况,以期为昆虫生殖发育干扰的进一步研究与害虫综合防控技术的研发提供参考。     

植物源挥发物对昆虫信息素的增效作用及其增效机制

植物源挥发物和昆虫信息素是昆虫的重要信息物质,二者协同作用以调节昆虫的行为.通过增加触角电位、信息素接收神经元动作电位和脉冲频率,特异性植物源挥发物能显著增强昆虫性信息素和聚集信息素的引诱力.这种对昆虫信息素的增效作用受昆虫体内的章鱼胺及其受体介导.特异性植物源挥发物和章鱼胺受体结合,降低性信息素接收神经元对性信息素的反应阈值,增强性信息素接收神经元敏感性.这可能是植物源挥发物对昆虫信息素具有增效作用的主要机制.     

昆虫雄性生殖腺分泌物的功能

昆虫两性成功交配后,雄性生殖腺分泌物使雌性昆虫的生理和行为都发生了巨大的改变。昆虫雄性生殖腺分泌物含有多种具有生物活性的分子,这些生物活性分子通过成功交配转移到雌虫生殖道后,对雌虫的生殖活动产生影响,使交配雌虫一段时间内不再交配,使已转移的精子易于在雌虫生殖道内储藏,使卵与精子完成受精过程,还可刺激雌虫产卵和卵的发育,调控排卵和产卵等生殖过程。在精子的转移过程中,雄性生殖腺分泌物中的抗菌媒介质能使雌虫的生殖导管提供友好的环境。此外,一些昆虫的雄性生殖腺分泌物还含有一些有毒的化学物质,保护已产下的卵不被天敌取食和病原体侵染。     

植食性昆虫唾液效应子和激发子的研究进展

植食性昆虫与寄主植物通过协同进化形成了复杂的防御和反防御机制。本文系统综述了昆虫唾液效应子和激发子在植物与昆虫互作中的作用及机理。昆虫取食中释放的唾液激发子被植物识别而激活植物早期免疫反应,昆虫也能从口腔分泌效应子到植物体内抑制免疫;抗性植物则利用抗性(R)蛋白识别昆虫无毒效应子,启动效应子诱导的免疫反应,而昆虫又进化出多种方式来躲避植物R蛋白的识别。总之,在这场军备竞赛中,昆虫的唾液成分决定着昆虫能否取食成功。取食过程中,咀嚼式口器害虫分泌大量酶类到植物体内,而刺吸式害虫则分泌胶状和水样唾液到植物中,它们都利用激发子和效应子去调控植物的免疫防御反应。分析现已报道的昆虫效应子发现其作用机制各有不同,具体表现为影响植物早期防御信号,调控植物激素通路及其他通路,或靶向小分子RNA通路。本文还综述了昆虫激发子的最新进展,揭示激发子可以通过诱导释放植物次生代谢物以及调控激素水平、Ca²⁺内流和活性氧爆发增强植物抗性。最后对昆虫效应子的分泌特性、寄主特异性和多功能性作了分析,并对无毒效应子及其对应的植物R基因,以及激发子的模式识别受体的研究进行了展望。     

昆虫5-羟色胺及其受体的研究进展

5-羟色胺（5-hydroxytryptamine, 5-HT）是昆虫体内一种重要的生物胺。5-HT在昆虫神经组织和非神经组织中均可合成,它可被5-HT转运体重吸收进入突触前结构中。5-HT通过结合特异性的G蛋白偶联受体在昆虫体内发挥不同的神经调控作用,调节昆虫主要的行为活动,比如取食、生物钟、聚集、学习和记忆等。昆虫体内5-HT受体有5种,分别为5-HT1A,5-HT1B, 5-HT2A,5-HT2B 和5-HT7。其中5-HT1A和5-HT1B偶联胞内cAMP的降低, 5-HT2A和5-HT2B偶联胞内Ca²⁺的释放, 5 HT7偶联胞内cAMP的升高。近年来,昆虫体内5-HT及其受体的研究有了很大的进展,昆虫体内越来越多的5-HT受体被克隆,并进行了功能和药理学性质分析。不同昆虫5 HT受体药理学性质存在差异,将为以5-HT受体为靶标,设计新型特异性杀虫剂提供理论基础。     

昆虫多巴胺及其受体的研究进展及展望

多巴胺(dopamine,DA)是一种重要的神经递质,通过特异地结合其相关的多巴胺受体(dopamine receptors,DARs)发挥作用。昆虫DARs可分为D1-like DARs,D2-like DARs和多巴胺/蜕皮激素受体(dopamine/ecdysteroid receptor,DopEcR)。D1-like DARs包含两种亚型即DOP1和DOP2,都能偶联G s蛋白引起胞内cAMP上升,且DOP2还能偶联G q蛋白引起胞内Ca 2+浓度升高;D2-like DARs只有一种亚型DOP3,偶联G i蛋白导致胞内cAMP下降;DopEcR可以同时被DA和蜕皮激素激活。本文综述了近年来关于昆虫DA的调控、多巴胺神经元、DARs的药理学特性及生理功能等方面的研究进展。DA合成、转运和降解过程中的基因调控昆虫的多种表型,如表皮黑化、翅的颜色和图案等。DA在多巴胺神经元中合成和释放,不同类型的多巴胺神经元参与调控不同的功能。随着近年来单细胞测序和DA实时成像技术的兴起,这将有利于进一步探讨特异神经元的功能。不同昆虫DARs的激动剂和拮抗剂活性存在很大异同,这些药理学差异将为以昆虫DARs为作用靶标开发高效选择性杀虫剂提供重要依据。DARs参与调控昆虫的多种生理与行为过程,如取食、学习、记忆、遗忘、求偶、交配、睡眠及觉醒等。随着CRISPR/Cas9技术在不同昆虫中成功地应用,以及结合模式昆虫黑腹果蝇中丰富的遗传学操作手段,这些都将有利于精准解析DARs的功能。