昆虫嗅觉系统结构与功能研究进展

昆虫的脑由前脑、中脑和后脑组成,其中前脑含有高级感觉中枢,如蘑菇体和中央复合体,控制昆虫的学习、记忆和运动等高级神经活动;中脑包含触角叶,是嗅觉神经中心;而后脑则通常不发达,主要包括内分泌神经元和控制进食与消化的运动神经元。不同于其他物种,昆虫由于其特殊的生活习性,听觉和视觉系统相对退化,主要依赖嗅觉来捕食、交流和求偶,因此嗅觉系统尤其发达。本文综述了目前对昆虫的脑部主要神经结构和功能(中央复合体、蕈形体和触角叶结构)以及昆虫脑部结构遗传变异(性别异构,不同发育时期、不同昆虫以及昆虫与其他动物的脑部结构差异)的研究进展,并总结了目前昆虫脑对信号的加工处理和识别机制的研究结果。     

脐腹小蠹聚集信息素的提取鉴定和引诱效果

为了确定脐腹小蠹Scolytus schevyrewi Semenov的聚集信息素成分,对脐腹小蠹成虫后肠和虫粪的挥发物进行了提取鉴定和引诱试验。经气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)鉴定,结果表明:雌成虫后肠挥发物成分有十四烷、十五烷、十六烷、十八烷、十九烷、十二酸和十四酸,其中十四酸含量最高,达到了42.2%;雄成虫后肠挥发物成分有十一烷、十四烷、十五烷、十六烷、十八烷和十九烷,十六烷(23.3%)和十九烷(21.5%)含量最多;雌成虫虫粪挥发物成分有十一烷、十二烷、十四烷、十六烷、十八烷和十九烷,十九烷含量最高,为29.9%;雄成虫虫粪挥发物成分有庚烷、十一烷、十二烷、十四烷、十六烷、十八烷、二十二烷和二十三烷,庚烷(20.5%)相对含量最多。此外,借助触角电位仪测定了脐腹小蠹雌雄虫触角对这些单一物质刺激的反应,结果显示,触角电位相对值较大的为十二酸、十四酸和十八烷。雌雄间比较发现十二酸、十四酸和十九烷刺激后雌雄间触角电位相对值差异达到了显著水平(P0.05)。田间诱捕结果显示,十二酸、十四酸、十九烷对脐腹小蠹的引诱数量雌雄间差异性达到了显著水平(P0.05),成虫诱捕总量最多的是十八烷,诱捕量达32.1头,其后诱捕量较多的为十二酸(24.1头)和十四酸(22.7头)。可以推断,十八烷、十九烷、十二酸和十四酸是脐腹小蠹聚集信息素的主要成分。     

卡氏步甲触角感器的超微结构

利用扫描电子显微镜,研究了卡氏步甲Carabus casaleianus成虫触角感器的类型、数量和分布规律。结果表明:卡氏步甲雌、雄成虫触角的各节长度和总长度差异均不显著;触角表面存在7类、12种感器类型,包括3种刺形感器、3种毛形感器、2种锥形感器、Bhm氏鬃毛、腔锥形感器、腔形感器和钟形感器;两性间触角感器的类型和分布无明显差异,但数量差异明显。研究结果为其后的电生理学、行为生态学等研究提供基础资料。     

草地螟触角化学感受器的电镜观察

应用扫描电镜对草地螟成虫触角的外部形态结构进行观察的结果表明 :成虫触角存在着 5种感觉器 ,即毛形感器、刺形感器、腔锥感器、锥形感器和耳形感器 ,其中以毛形感器数目最多 ,刺形感器分为Ⅰ型和Ⅱ型。并对草地螟触角两性差异及与其它相近昆虫的差异进行了讨论。     

罗氏沼虾小触角表面结构的观察

罗氏沼虾的小触角是一类具附鞭的小触角。作者应用解剖镜和扫描电子显微镜观察了它的表面形态结构。发现它具有如下特征 :1)内、外鞭极长 ,外鞭另具一条附鞭 ,而附鞭很短 ,位于内外鞭之间 ;2 )柄节具 2 5 0根以上的羽状刚毛、少量的笋状刚毛与硬刺刚毛 ;3)内鞭、主鞭分节 ,各节前缘环行分布着 4— 4 0根不等的软刺刚毛 ;4 )附鞭系一凹槽结构 ,槽内约着生着 2 0 0多根化感刚毛 ;5 )附鞭能纵向卷曲成圆筒状 ,以包裹槽内的化感刚毛 ;6 )化感刚毛分两段 ,下为硬管段 ,上为膜管段 ,其中膜管壁极薄 ;7)凹槽近侧端的节段内还具有许多芽状的初生化感刚毛 ,它们可发育成化感刚毛。因此 ,罗氏沼虾小触角的表面形态迥异于以往报道的十足目甲壳动物小触角 ,其附鞭构成嗅觉器官的主体结构 ,且其本身具有独特的保护化感刚毛之方式。此外 ,作者按形态学特征将已报道的十足目甲壳动物小触角分为蟹型、龙虾型、小龙虾型和对虾型四种类型 ,而罗氏沼虾小触角则属于另一种类型———罗氏沼虾型。     

小地老虎雄蛾触角感受器的扫描电镜观察

利用扫描电镜观察了小地老虎雄蛾触角感受器的种类、形态和分布.结果表明, 小地老虎雄蛾触角为双栉状(端半部为丝状),由1节柄节、1节梗节和82～92节鞭节组成.在触角上分布有毛形感器、刺形感器、鳞形感器、腔锥感器、腔形感器、 耳形感器、B(o)hm's氏鬃毛7种感受器,其中毛形感器数量最多.     

两近缘种夜蛾对低浓度烟草挥发物的触角电位反应

寡食性的烟夜蛾Helicoverpa assulta (Guenée)和广食性的棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)是实夜蛾属的2近缘种昆虫,在它们的寄主植物中,只有烟草为其共同寄主,为明确它们对烟草挥发物嗅觉感受能力的差异,测定了这2种夜蛾的处女雌蛾、交配雌蛾及雄蛾对20种低浓度(1.0×10-5 mol · L-1)烟草挥发物的触角电位反应,并对其中6种化合物进行了剂量反应测定,结果表明,(1) 2种夜蛾对测试化合物均可产生EAG反应且反应趋势相似:对植物中普遍存在的绿叶气味、脂肪族和芳香族化合物的反应显著高于具有烟草"种"特异性的单萜类、倍半萜类和杂环化合物,表明2种夜蛾远距离定向时,对植物"种"的辨识能力均较差.(2) 2种夜蛾对脂肪族C6_化合物的EAG反应最强,碳链延长或缩短都会导致反应强度的降低.(3) 烟夜蛾对大多数化合物的EAG反应大于棉铃虫,表明在远距离寄主定向时其嗅觉感受器对寄主挥发物的感受能力强于棉铃虫.(4) 烟夜蛾交配雌蛾对β-水芹烯和桧烯的EAG反应高于其处女雌蛾和雄蛾,除此之外2种夜蛾的EAG反应未见显著的性别差异,推测β-水芹烯和桧烯可能是烟夜蛾在烟草上产卵的"信号"物质.(5) 剂量反应曲线表明,在测试的浓度范围内,2种夜蛾对6种类型化合物的EAG反应强度与其浓度呈正相关,且均未达到饱和.由此可知,与棉铃虫相比,烟夜蛾嗅觉神经系统在其寄主定向行为中所起的作用更重要、也更专化.     

豌豆潜蝇姬小蜂雌蜂触角感器的扫描电镜观察

应用扫描电镜观察豌豆潜蝇姬小蜂Diglyphus isaea Walker雌蜂触角感器,包括Bhm氏鬃毛、感觉孔、单孔毛状感器、多孔片状感器、锥形乳头状感器、厚壁化学感器、薄壁化学感器和毛状感器8种感器,分别对这8种感器的形态特征进行详细描述,并推测其可能的功能;还对有关的潜蝇姬小蜂生物学特性做深入的分析和讨论。     

西藏簇角缨象天牛对核桃树七种挥发物的EAG和行为反应

【目的】为研究西藏簇角缨象天牛Cacia cretifera thibetana雌雄成虫对寄主核桃树释放的7种挥发性化合物的电生理反应和嗅觉行为反应。【方法】选取寄主三台核桃Juglans sigillata var Santai树释放的7种挥发性成分分别对西藏簇角缨象天牛进行触角电位EAG和"Y"型嗅觉仪行为反应测定。【结果】EAG测试结果表明,7种化合物在测试浓度范围内均能引起西藏簇角缨象天牛雌雄成虫的EAG反应。当化合物的浓度为0.000 4 mol×L~(-1)时,天牛成虫的EAG反应最弱,当化合物浓度为0.4 mol×L~(-1)时,天牛的EAG反应最强,其中对壬醛的EAG反应相对值最大,分别为1.84和1.74。"Y"型嗅觉行为反应测试表明,在测试浓度范围内,α-蒎烯、β-蒎烯、1-石竹烯、壬醛、桉叶油醇和反式-2-己烯醛6种化合物对天牛雌雄成虫具有引诱作用,正己醛对天牛雌雄成虫具有趋避作用;当浓度为2 mol×L~(-1)时,壬醛对雌性天牛成虫、β-蒎烯对雄性天牛成虫的引诱率最高,分别为95%和87%,正己醛对天牛雌雄成虫的趋避率最高为87%和78%。【结论】核桃树释放的7种化合物均能引起西藏簇角缨象天牛雌、雄成虫的EAG反应,且α-蒎烯、β-蒎烯、1-石竹烯、壬醛、桉叶油醇和反式-2-己烯醛对天牛雌雄成虫具有引诱作用,正己醛有趋避作用。该研究结果可为西藏簇角缨象天牛林间引诱剂的研发提供一定的理论依据。     

法国冬青和光皮桦挥发物日节律及云斑天牛的触角电位反应

采用Tenax-TA吸附剂吸附法结合气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分析了法国冬青和光皮桦的健康株和云斑天牛危害株挥发性物质的日节律变化,并利用触角电位技术比较分析了云斑天牛未交配雌、雄虫对法国冬青和光皮桦挥发物的触角电位(EAG)反应.结果表明:法国冬青被取食后柠檬烯、壬醛、十六烷、丙烯酸丁酯和3-甲基丁酸的含量减少,光皮桦被取食后新己烷和十六烷的含量减少;而法国冬青和光皮桦被取食后新合成了异十二烯、辛醇、吲哚、癸醛、己醛和丙烯菊酯等物质.云斑天牛未交配雌、雄成虫对光皮桦被害株挥发物的EAG反应值最大,分别为1.23和1.38 mV;对法国冬青健康株挥发物的EAG反应值最小,分别为0.95和1.01 mV.不同时段,成虫对12:00—14:00挥发成分的EAG反应值最低,与成虫野外取食行为多发生在清晨和傍晚相一致.