雄性棉铃虫感受性信息素的分子和神经机制研究进展

棉铃虫Helicoverpa armigera主要借助于性信息素通讯完成雌雄识别,实现交配和种群繁衍。关于棉铃虫感受性信息素机制的研究一直是我国化学生态学领域的热点和重心,研究结果有助于开发和改进棉铃虫防治的性引诱剂。本文将对棉铃虫雄虫感受雌虫释放的性信息素的机制进行综述,以期为深入研究棉铃虫及其他相关昆虫的性信息素感受的分子和神经机理提供参考。棉铃虫雌虫性信息素腺体合成和释放多种长链、饱和或非饱和的脂肪醛和醇等化合物,其中Z11-16:Ald为主要性信息素成分,Z9-16∶Ald和Z9-14∶Ald为次要性信息素成分,不同组分按一定比例混合可明显增强对雄性棉铃虫的引诱效果,而化合物Z11-16∶OH和高剂量的Z9-14∶Ald对性信息素引诱活性具有明显的抑制效果。相应地,雄性棉铃虫触角上A, B和C 3种类型的毛形感器能够感受这些信息化合物。A类型毛形感器内表达受体OR13感受Z11-16∶Ald,B类型毛形感器内表达OR14b感受Z9-14∶Ald,C类型毛形感器内表达OR6和OR16感受Z9-16∶Ald, Z9-14∶Ald, Z11-16:Ac和Z11-16∶OH。受体的表达位置和功能与不同类型毛形感器的电生理反应特性相一致。钙离子成像证明在棉铃虫触角叶内的3个扩大型神经纤维球接受这些气味信息,其中神经纤维球云状体接受Z11-16∶Ald,背中间后侧纤维球接受Z9-16∶Ald,背中间前侧纤维球接受Z9-14∶Ald, Z11-16∶Ac和Z11-16∶OH。这些研究成果在感器、受体和脑中枢水平上揭示了棉铃虫感受性信息素的机制,在这些研究基础上,我们认为需要深入开展以下方面的研究：(1)进一步鉴定相关性信息素受体的功能和定位;(2)深入研究脑内嗅觉高级中枢对性信息素信息的处理和整合神经机制;(3)明确棉铃虫性信息素感受受到寄主植物、光周期、温度、湿度等环境因素的影响及机制。     

烟夜蛾和棉铃虫对高浓度烟草挥发物的电生理和行为反应

寡食性的烟夜蛾Helicoverpa assulta (Guenée)和广食性的棉铃虫H. armigera (Hübner)是夜蛾属Heliothis的两近缘种昆虫。主要的农作物中,棉花和番茄上极少发现烟夜蛾,而辣椒上几乎没有棉铃虫,只有烟草均为二者所嗜食,也唯独在烟草上它们可以稳定共存。为明确植物挥发物对昆虫寄主定向和选择行为的影响,本文运用触角电位（EAG）和风洞技术,测定了两种夜蛾的处女雌蛾、交配雌蛾及雄蛾对20种高浓度（0.1 mol/L）烟草挥发物的电生理和行为反应。结果表明：烟夜蛾和棉铃虫对测试的烟草挥发物均可产生EAG反应,而且都表现出绿叶气味＞脂类和芳香化合物＞单萜、倍半萜和杂环化合物的总体反应趋势;两种夜蛾对多数化合物的EAG反应既无显著的种内性别差异,也无显著的种间差异,表明二者嗅觉神经系统对寄主气味图谱的识别和感受能力具有一定的相似性,可对寄主植物的化学信息产生相同的“理解”;二者的行为反应结果与EAG反应结果基本一致,即两种夜蛾受到的嗅觉刺激与产生的行为反应具有统一性,结合两种夜蛾寄主范围的差异,推测烟草挥发物主要影响两种夜蛾的寄主定向行为,而寄主选择行为可能更依赖于二者与植物接触后对植物理化性质的评价过程。     

Antennal sensilla of adult Dacne picta observed with scanning electron microscope

利用扫描电子显微镜(SEM)对二纹蕈甲Dacne picta Crotch的触角感器进行了观察.发现该虫的触角感器有6种类型,分别为毛形感器、刺形感器、锥形感器、栓锥形感器、钟形感器和B(o)hm氏鬃毛.其中,锥形感器有4种形态,刺形感器具有3种形态,毛形感器、栓锥形感器和钟形感器各有1种形态.感器的数量和分布在触角的每一节上差异较大.     

悬铃木方翅网蝽触角感器扫描电镜观察

利用扫描电镜对悬铃木方翅网蝽Corythucha ciliata(Say)雌、雄成虫触角背面和腹面进行观察。结果表明:悬铃木方翅网蝽触角为棒状,共4节,分为柄节、梗节和鞭节。触角上共有4种感器,分别为刺型感器、锥形感器、毛型感器和芽型感器;这些感器不存在性二型现象。其中,刺型感器分为大刺型感器和小刺型感器2种类型;芽型感器首次在异翅亚目昆虫触角上发现。雄成虫触角感器数量明显多于雌成虫,不同类型的感器在触角各节上的数量与分布各不相同。     

本期重点推介

触角结合蛋白(antennal binding proteins,ABPs)是气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)的一个亚类,在昆虫嗅觉中可能起作用,但其功能相关研究甚少。南京农业大学植物保护学院张婷和董双林等通过转录     

昆虫嗅觉神经的计算机三维重建

基于激光扫描共聚焦显微镜平台的计算机三维重建在昆虫嗅觉神经研究中发挥了重要作用。对经荧光标记的神经组织采集系列光学切片并进行三维重建,在双翅目、鳞翅目、膜翅目、蜚蠊目昆虫中均有进展。触角叶是昆虫的初级嗅觉中心,触角叶的解剖学图谱是识别不同种和雌雄虫间嗅球体特定功能的先决条件。了解构成嗅觉传输途径的主要神经元的形态和空间关系是理解气味信息在中枢神经系统编码的基础。三维重建昆虫的嗅觉神经,对于探讨昆虫嗅觉在其寄主选择、觅食以及寻找配偶等行为中的作用具有非常重要的意义。     

兴安落叶松鞘蛾触角及其感器的扫描电镜观察

应用扫描电镜对兴安落叶松鞘蛾Coleophora obducta(Meyrick)触角及其感器进行观察和研究。结果表明,兴安落叶松鞘蛾触角为丝状,其上共有8种感器:板形感器、锥形感器、腔锥形感器、栓锥形感器、毛形感器、鳞形感器、叉形感器和Bhm氏鬃毛,对各种感器的形态、分布特点进行描述,推测其可能具有的功能。雌雄蛾触角有明显的性二型现象,表现为雌雄触角大小不同,触角感器类型、大小、数量、分布不同。     

蝇蛹俑小蜂、丽蝇蛹集金小蜂触角感器的扫描电镜观察

本文利用扫描电镜首次对蝇蛹俑小蜂(Spalangia endius)触角及其感器进行了研究.共观察到七类感器:触觉毛类感器、板状感器、薄壁化学感受器、锥形乳头状感器、鬃形感器、短刺形感器和棒状感器.同时在丽蝇蛹集金小蜂(Nasonia Vitripennis)触角上观察到七种感器.比较研究发现,在两种小蜂间.同种小蜂异性间.感器的种类、数量、排列及分布均有差异,并对此进行了讨论.     

国槐尺蠖性信息素的生物学研究

国槐尺蠖(semiothisa cinerearia Bremer et Grey)的性信息素腺体位置通过触角电位、扫描电镜和组织学三种研究技术进行了检查。触角电位证明性信息素腺体位于产卵器。扫描电镜确定在雌蛾腹部第Ⅷ和Ⅸ—Ⅹ节之间的节间膜背面有一囊状结构。触角电位进一步证明这一囊状结构为性信息素腺体。腺体横切显示性信息素腺体细胞特征为核大,细胞体呈柱状,细胞质内有小空泡。触角电位证明雌蛾在暗周期(20:00,21:00和22:00)产生的性信息素比在光周期(8:00、9:00和10:00)多。风洞试验显示雄蛾在暗周期(21:00)比在光周期(9:00)对性信息素提取物的行为反应强烈。田间试验证明性信息素腺体提取物具有诱蛾活性。上述结果为国槐尺蠖性信息素的化学分离和鉴定提供了基础。     

触角异常的缘蝽

1992年4月20日,笔者在湖南省株洲市郊区中南林学院附近的6一7年生湿地松林内进行昆虫群落调查时,在湿地松枝捎上捕到11头缘错,经鉴定为瓦同缘格Homoocoerrus（A．）walkerianusLethierryetSeverin,其中有2头（）右边触角正常,而左边触角呈现异常（见图）。该虫国内分布于江苏、江西、湖北、四川、贵州、山东、河南、浙江、湖南等省,主要为害松、桑、油茶等林木。以上标本均保存于中南林学院林学系昆虫教研室。瓦同缘格的正常触角有4节,而异常触角仅3节。与正常触角相比,异常触角缺第3节,且各节长度也与正常触角的相应各节不相等。…