悦目金蛛拖牵丝力学性能的变异

蜘蛛丝作为一种具有优良机械性能的天然动物蛋白纤维,其特有的结构和机械性能与其生物学功能密切相关。由大壶状腺纺出的拖牵丝在蜘蛛的行走、建网、捕食、逃生、繁殖等多种生命活动中均发挥了重要的功能,其机械性能会受到多种内外因素相互作用的影响。本文对在不同体重、不同猎物饲养和不同营养状态3种条件下人工抽出的悦目金蛛(Argiope amoena)拖牵丝与其不同单丝间的力学性能进行了比较研究。结果表明,悦目金蛛拖牵丝的力学性能在组间、组内不同个体,以及同一个体不同丝纤维间变异都较大。随着蜘蛛个体的增大,蛛丝横截面直径逐渐增大,这会使得蛛丝的力学性能更好,便于作为救命索的拖牵丝在遇到危险时承受蜘蛛体重;蜘蛛在经过1个月的饥饿后,蛛丝在屈服点附近的力学性能并未发生显著变化,而断裂点应变和断裂能均显著减小,同时也表明无论对于作为救命索还是网丝,拖牵丝的弹性形变性能在与蛛丝相关的微观进化中要优先于塑性形变。这是蜘蛛在能量摄入受到限制时对拖牵丝的投入权衡的结果。     

寡居种悦目金蛛若蛛群居机制初步研究

对寡居种悦目金蛛Argiope amoena若蛛群居生活对其结网的影响、温度和种群大小对若蛛存活率的影响、若蛛对限制性空间的利用及其扩散方式进行了观察和研究.结果表明,若蛛从卵袋出蛰后不经历群居扩散即具备结网能力,可结完整网,也具备在扩散前不进食水存活的能力;在变温条件下若蛛存活率要远远高于室温条件下的存活率,而在室温条件下若蛛开始死亡和半数死亡的时间比其聚居期长得多;若蛛主要通过群体空中扩散的方式进行扩散,可以减小能耗与敌害的威胁;不同种群大小的若蛛在限制性空间的分布均从第5d左右开始发生较大变化的,这与在空间不受限的条件下若蛛在第5d开始扩散的结果是一致的.据此我们推断:个体扩散代价最小化(包括御敌和能耗)和维持种群较高的生存率可能是寡居种悦目金蛛若蛛群居生活的主要原因.     

碎米莎草穗部总生物碱化感活性和抑菌效果的研究

以种子萌发率、幼苗根长、幼苗株高和单株鲜质量以及菌落直径为指标,对碎米莎草(Cyperus iria L. )穗部总生物碱的化感活性及抑菌效果进行了初步研究.结果表明,不同质量浓度的总生物碱溶液对6种供试植物的种子萌发和幼苗生长均有不同程度的影响;质量浓度为500～4 000 mg·L~(-1)的总生物碱溶液对水稻(Oryza sativa L. )种子萌发率和幼苗的株高和单株鲜质量无显著影响(P>0.05),但4 000 mg·L~(-1)总生物碱溶液对水稻幼苗的根长有显著的抑制作用(P<0.05);总生物碱溶液对烟草(Nicotiana tabacum L. )、鳢肠[Eclipta prostrata (L. ) L. ]、千金子[Leptochloa chinensis (L. ) Nees]、三叶鬼针草(Bidens pilosa L. )及丁香蓼(Ludwigia prostrata Roxb. )的种子萌发和幼苗生长的抑制作用随质量浓度的提高而增强,且当质量浓度达到4 000 mg·L~(-1)时, 种子萌发率和幼苗的根长、株高和单株鲜质量均最低, 与对照差异显著(P<0.05). 碎米莎草穗部总生物碱溶液对6种供试植物病原真菌的抑菌效果有一定的差异, 但总体上随质量浓度(25～400 mg·L~(-1))的提高抑菌效果逐渐增强;当质量浓度达到400 mg·L~(-1)时,总生物碱溶液对苹果轮纹病病菌(Physalospora piricola Nose)、油菜菌核病病菌[Sclerotinia sclerotiorum (Lib. ) de Bary]、水稻稻瘟病病菌[Magnaporthe grisea (Hebert) Barr. ]、小麦赤霉病病菌(Fusarium graminearum Schw. )和番茄早疫病病菌(Alternaria solani Jones et Grout. )的抑菌率最高,分别达到74.05%、64.73%、43.54%、35.09%和32.56%,与对照差异显著(P<0.05);但25～400 mg·L~(-1)总生物碱溶液对杨树溃疡病病菌(Dothiorella gregaria Sacc. )无显著的抑菌作用(P>0.05).研究结果显示,碎米莎草穗部总生物碱具有被开发为稻田用生物源农药的潜力.     

不同体重肩斑银鳞蛛和大腹园蛛圆网的结构特征

对在自然条件下不同体重肩斑银鳞蛛Leucauge blanda和大腹园蛛Araneus ventricosus所织圆网的结构特征进行测量研究.结果表明:体重小于35.1 mg的肩斑银鳞蛛所织圆网的捕丝长度、捕食面面积、捕丝间距和半径丝根数均与个体体重呈显著正相关,而体重大于35.1 mg的个体中,这种关系并不显著,但其圆网的上、下部捕丝长度比与体重呈显著负相关,即圆网随个体的体重增加而表现出更强的不对称性;体重小于144.9 mg的大腹园蛛所织圆网的捕丝长度和捕食面面积均与个体体重呈显著正相关,体重小于103.8 mg的大腹园蛛所织圆网的半径丝根数与个体体重呈显著正相关,而大于这一体重分界值的个体中,这种关系同样不显著.大腹园蛛圆网的平均捕丝间距与体重未呈现出相关关系,体重大于85.4 mg的个体中,其网的上、下部捕丝长度比与体重呈显著负相关.两种蜘蛛圆网结构特征的变化及圆网结构特征与个体体重关系变化的不同体重分界值,可能反映了它们在不同生境下不同生长阶段的捕食投入与捕食策略.     

摩鹿加云斑蛛卵袋结构与纤维组成

采用扫描电子显微镜（SEM）和氨基酸自动分析仪对摩鹿加云斑蛛Cyrtophora moluccensis卵袋的结构和组成进行了观察研究.结果表明摩鹿加云斑蛛的卵袋呈椭球状,是由多种丝腺纺出的微米与纳米级的丝纤维形成的多个覆盖层构成的,包括白色框架、军绿色与灰白色外覆盖层和白色内覆盖层3部分.卵袋框丝与典型的拖牵丝氨酸组成基本相似,丙氨酸和甘氨酸的含量最丰富,分别约占39%和33%,其次是谷氨酸、丝氨酸和脯氨酸,分别约占7.8%、5.7%和3.6%;其余卵袋丝纤维的氨基酸组成与典型的柱状腺丝相似,与卵袋框丝相比,卵袋覆盖层的丝氨基酸的含量显著增加,约占21%,同时甘氨酸和脯氨酸的含量显著减少,分别约占12%和1%,并含有更多的极性和大侧链氨基酸,其丙氨酸的含量变化不大,仍占了27%左右.根据氨基酸组成与扫描电镜的结果综合分析了不同自径丝纤维的丝腺来源.     

悦目金蛛和棒络新妇卵袋丝物理化学结构表征及其力学性能研究

蜘蛛丝是一种具有优良机械性能的天然动物蛋白纤维,它特有的结构和性能与其生物学功能密切相关。作者采用氨基酸自动分析仪、傅立叶转换红外光谱仪、扫描电镜和电子单纤强力仪对悦目金蛛（Argiope amoena）和棒络新妇（Nephila clavata）的卵袋丝进行了物理化学结构表征与力学性能的研究,结果表明两种蜘蛛卵袋均由微米级柱状腺丝、大壶状腺丝、亚微米级或纳米级葡萄状腺丝构成。卵袋丝的表面形貌特征、极性氨基酸含量、大侧链与小侧链氨基酸的比值、无定型区、β-折叠结构与结晶结构的含量等氨基酸组成种类与蛋白质二级结构特征,均满足各自生物学功能对断裂强度、延展性、初始模量等力学性能的要求。     

3种中型蜘蛛卵袋形态特征与纤维组成结构

采用扫描电镜和氨基酸自动分析仪对球蛛科(Theridiidae)温室拟肥腹蛛(Parasteatodatepidariorum)、肖蛸蛛科(Tetragnathidae)肩斑银鳞蛛(Leucauge blanda)及狼蛛科(Lycosidae)猴马蛛(Hippasa holmerae)3种中型蜘蛛卵袋的超微结构和氨基酸组成进行了观察。形态观察表明,这3种蜘蛛的卵袋形态各异,温室拟肥腹蛛卵袋一头尖,呈梨状;肩斑银鳞蛛卵袋呈扁平状;猴马蛛卵袋呈椭球形。扫描电镜观察表明,温室拟肥腹蛛卵袋外覆盖层仅仅由一种均一直径的柱状腺丝组成,而另外2种蜘蛛卵袋外覆盖层主要由柱状腺丝与少量其他丝腺纺出的丝纤维组成。氨基酸组成分析表明,温室拟肥腹蛛卵袋外覆盖层的丝纤维的氨基酸组成与具有保守性的其他种类蜘蛛柱状腺丝心蛋白的氨基酸组成差异较大,这表明其可能含有新的丝心蛋白家族成员。本文根据氨基酸组成与扫描电镜的结果分析探讨了不同直径丝纤维的丝腺来源。     

横纹金蛛卵袋结构与纤维组成

采用SEM和氨基酸自动分析仪对横纹金蛛(Argiope bruennichi)卵袋的超微结构与氨基酸组成进行了观察研究.结果表明,横纹金蛛卵袋呈封闭的葫形,是由多种丝腺纺出的微米与纳米级的丝纤维形成的多个覆盖层构成,具有多层复杂结构,从外向内分别为:框架、卵袋覆盖帽、外覆盖层和内覆盖层、卵块覆盖帽、卵块包裹层,其中外覆...     

两种小型蜘蛛卵袋超微结构与纤维组成

采用SEM和氨基酸自动分析仪对暗蛛科Amaurobiidae白斑隐蛛Nurscia albofasciata和园蛛科Araneidae长脸艾蛛Cyclosa omonaga两种小型蜘蛛卵袋的超微结构、丝纤维和覆盖层的氨基酸组成进行了观察研究,并根据氨基酸的组成和电镜扫描的图片分析了不同直径丝纤维的丝腺来源.结果表明这两种蜘蛛卵袋特征结构与纤维组成有较大差异.白斑隐蛛卵袋呈封闭的圆饼状,由白色框丝层(主要含有大壶状腺丝)、浅棕色外覆盖层(主要含有柱状腺与葡萄状腺丝)和黄色内覆盖层(只含有柱状腺丝)构成,覆盖层较致密.而长脸艾蛛卵袋呈开放的椭球状,由金黄色外覆盖层(主要含有大壶状腺丝)和白色内覆盖层(只含有柱状腺丝)构成,覆盖层较疏松.这些差异可能与它们各自的繁殖策略及若蛛生长发育特点有关.     

蜘蛛丝的组成结构与生物学功能

蜘蛛是纺丝种类最多的一种节肢动物,目前共发现有8种丝腺,各纺出具有不同生物学功能的丝纤维,可分别用于织网、捕食、逃避、扩散、织制卵袋等行为活动。蜘蛛丝是一种天然的动物蛋白纤维,是随蜘蛛4亿年进化的结果,也是为蜘蛛的生存与繁殖所设计的,蜘蛛丝的适应与进化使蜘蛛丝具有多样化的生物学功能。但蜘蛛不是唯一能纺丝的节肢动物,除蛛形纲以外,还有其它很多节肢动物,如昆虫纲和多足纲的动物都有具有丝腺,能纺出一种或多种丝蛋白纤维。本文将以昆虫作为比较来概述蜘蛛丝腺的起源与种类,蜘蛛丝的化学组成、结构、种类与其生物学功能。