植物气味与保健

植物气味与保健马荣全许多植物都能释放气味。但植物不同，气味也不同，有的香，有的臭，有的辣，有的腥。这些气味对人体会产生一定的影响。如植物的芳香气味，能调节人的生理和心理机制，有利于身体的保健和疾病的康复。植物气味有哪些保健功能呢？首先，植物气味可以消...     

挥发性植物源害虫引诱剂筛选与混配方法的新视角

成虫期是农业害虫世代发育链中容易实施人为干预的薄弱环节,利用植物源引诱剂诱杀成虫具有微量高效、兼容配套、环境友好、不易产生抗性等优点。此前已经筛选出了一些简单配方,但其害虫诱杀量占自然种群的比例以及诱杀选择性还未达到令人满意的水平。传统化学生态学技术针对植物源害虫引诱剂的筛选存在两个难题,一是如何将组织程度较高的植物挥发物谱合理地分解为若干子系统,然后对其功能进行有机的耦合;二是针对数量众多的电生理或行为活性成分,如何设计引诱剂配方并进行整体优化。在这篇综述中,作者指出了传统化学生态学某些技术环节的不足之处;综述了近年来国内外植物源害虫引诱剂筛选与应用的新思路以及人类调香术对于引诱剂研制的启示;给出了电生理活性成分的正交组合测定法,以及引诱剂大田配方设计的关键方法——配方均匀设计的原理和案例。     

(魔咒门)郊狼爪印信

【上集回顾】破解谜语后,古古卡老师几人来到非洲草原,寻托谜底所揭示的咒语知情者——鸵鸟。在一颗鸵鸟蛋上,他们发现了扫帚纹身,并循着这条线索,找到了一只有着扫帚纹身的小鸵鸟。然而,当古古卡和米鲁把小鸵鸟带回魔芋世界后,却得期了一个令人震惊的消息——土拨鼠国王被一只郊狼绑架了!     

狭叶坡垒传粉生物学初探

狭叶坡垒(Hopea chinensis)为常绿乔木,是我国热带季雨林的代表树种之一。它树型优美,具一定的耐寒性,是我国珍稀濒危保护植物。为阐明其传粉生物学特征和迁地保护的繁殖潜力,该文在引种地桂林植物园对狭叶坡垒的开花物候、花尺寸和花气味进行了观察和测量,运用杂交指数(OCI)、花粉胚珠比(P/O)、花粉活力、柱头活性检测和人工自交等方法对其繁育系统进行了检测,观察了访花昆虫并检验了其传粉效率,通过人工异交检验了繁殖潜力和可能的传粉限制。结果表明:(1)桂林植物园内狭叶坡垒的花期为7月底到9月底,持续60 d左右,一个花序花期约12 d,单花期约3 d,花朵开放时间为17:00—18:45。(2)雌雄同熟,雌蕊空间位置高于雄蕊,高花粉活力和高柱头可授性出现时间基本一致。(3)OCI 等于4,P/O为10 788±984。(4)无自动自花授粉能力且自交不亲和,自然条件下和异交授粉能坐果且坐果率无显著差异。(5)蕈蚊是狭叶坡垒唯一的传粉者。(6)主要花香成分为β-榄香烯、(E)-7,11-二甲基-3-亚甲基-1,6,10-十二碳三烯和1-石竹烯。综上所述,狭叶坡垒繁育系统为异交,在迁地保护地需要蕈蚊作为传粉者,能坐果并得到成熟种子,不存在授粉限制。     

急性捕食风险不能完全限制饥饿 雌性长爪沙鼠的觅食活动

觅食活动是动物生存和繁殖所必需的基本的活动,受个体生理状态（如饥饿）和环境状况（如捕食、食物可利用性）时空变化的影响,能量状态-风险分配假说指出,动物在应对不同风险时会优化觅食和反捕食努力的时间和能量分配。然而,有关啮齿动物觅食决策的能量状态-捕食风险分配假说的研究结论尚不统一。本研究在野外实验室以艾鼬（Mustela eversmannii）气味作为捕食风险刺激源,以非捕食者（马）气味源作为对照,首先通过Y型观测箱检验雌性饥饿长爪沙鼠（Meriones unguiculatus）对捕食者气味的辨别能力（Wilcoxon 秩检验）;在此基础上通过中立场行为观测箱分别测定饥饿雌鼠在“有食物和天敌气味源”与“有食物和非天敌气味源”环境下的觅食活动,采用Mann-Whitney Z检验比较两者间的行为差异,以验证急性捕食风险限制饥饿沙鼠觅食活动的假设,并探讨动物在饥饿风险与捕食风险共存情况下的觅食行为对策。结果显示,（1）长爪沙鼠对天敌气味反应明显,厌恶和回避有较高潜在捕食风险的空间;（2）虽然觅食潜伏期在捕食风险存在时有所增加,但急性捕食风险并未影响饥饿沙鼠的觅食频次,沙鼠通过缩短每次觅食的持续时间来应对捕食风险;与此同时,（3）饥饿沙鼠在急性捕食风险条件下对环境探究的次数明显增加,一定程度上提高反捕食努力,且自我修饰表现显著,以缓释捕食压力的恐惧效应。这些结果表明,急性捕食风险不能完全抑制饥饿沙鼠的觅食努力,在有捕食风险情况下,饥饿的长爪沙鼠会权衡觅食获取能量和避免捕食的收益和代价,优化觅食策略。本研究结果支持能量状态-风险分配假说关于在短期高风险情况下反捕食努力分配更多,但当动物在饥饿风险持续时间比例显著增加时,动物最终也必须在高风险情况下觅食的预测,也反映了长爪沙鼠对食物资源不可预测及捕食风险高的干旱半干旱荒漠环境的行为适应对策。     

双委夜蛾气味结合蛋白AdisOBP6的原核表达抗体制备及表达谱分析

【目的】本研究旨在对双委夜蛾Athetis dissimilis气味结合蛋白OBP6进行原核表达、抗体制备以及表达谱分析,便于今后对AdisOBP6功能展开研究。【方法】利用生物信息学软件分析AdisOBP6蛋白结构特征;利用通过原核表达获得的重组蛋白4次免疫新西兰大白兔,制备AdisOBP6抗体;采用荧光定量PCR和Western blot技术检测AdisOBP6在双委夜蛾雌雄成虫触角、不同时期精巢以及受精卵和未受精卵中的表达情况。【结果】同源建模预测显示,AdisOBP6具有6个保守半胱氨酸残基和7个α-螺旋结构,并 折叠成一个结合口袋。原核表达结果显示,在20℃下0.5 mmol/L IPTG诱导重组蛋白表达量最多、最稳定。4次免疫重复中,抗体效价分别超过1∶512 000, 1∶512 000, 1∶512 000和1∶64 000。Westernblot检测获得的抗体与AdisOBP6蛋白能够特异性结合。荧光定量PCR结果显示,AdisOBP6在双委夜蛾精巢中的表达量远高于在触角中的,在幼虫期精巢中AdisOBP6就已经开始表达,在蛹期精巢中表达量低于在幼虫期的, 成虫羽化后精巢中的表达量逐渐进入高峰,在未受精卵和受精卵中几乎不表达或表达量极低。Western blot分析发现,AdisOBP6蛋白也主要在精巢中表达,在雌雄成虫触角、受精卵和未受精卵中表达量很低。【结论】本研究实现了AdisOBP6的原核表达,成功地制备了抗体;并证实AdisOBP6在双委夜蛾精巢中大量表达,成虫羽化后表达量达到高峰,推测AdisOBP6可能参与了授精过程。本研究结果为今后进一步研究AdisOBP6的功能奠定了基础。     

桃蛀螟气味结合蛋白CpunOBP3和CpunOBP4的基因克隆、原核表达及配体结合特性分析

【目的】本研究旨在明确气味结合蛋白(odorant binding proteins, OBPs)在桃蛀螟Conogethespunctiferalis化学感受过程中的生理功能,为以OBPs蛋白为防治靶标的桃蛀螟绿色防控提供理论依据。【方法】基于前期桃蛀螟触角转录组测序数据,利用PCR技术从桃蛀螟触角中获得桃蛀螟气味结合蛋白基因CpunOBP3和CpunOBP4的cDNA序列,采用生物信息学软件分析其核苷酸和氨基酸序列;构建重组表达载体pET-30a/CpunOBP3和pET-30a/CpunOBP4,原核表达并纯化获得重组目的蛋白CpunOBP3和CpunOBP4;最后利用荧光竞争结合实验测定了重组蛋白CpunOBP3和CpunOBP4对24种配体的结合能力。【结果】克隆获得桃蛀螟气味结合蛋白基因CpunOBP3(GenBank登录号: GEDO010000010.1),开放阅读框全长387 bp,编码128个氨基酸,预测分子量大小为14.72 kD;CpunOBP4(GenBank登录号: GEDO010000011.1)开放阅读框全长438 bp,编码145个氨基酸,去除信号肽的CpunOBP4蛋白预测分子量大小为12.82 kD。CpunOBP3和CpunOBP4均具有OBPs的典型特征,即含有6个保守的半胱氨酸残基。CpunOBP3和CpunOBP4重组蛋白均以包涵体形式存在。荧光竞争结合实验发现,CpunOBP3重组蛋白能与测试的7种植物挥发物有效结合,尤其与3-蒈烯的结合能力最强,解离常数K_i值为10.33 μmol/L,但不能与测试的2种桃蛀螟性信息素有效结合;而CpunOBP4重组蛋白既可以与测试的2种性信息素(顺-10-十六碳烯醛和十六醛)结合(解离常数K_i值分别为14.65 μmol/L和7.83 μmol/L),又可以与测试的8种植物挥发物有效结合,尤其与丁酸乙酯的结合能力最强,解离常数K_i值为4.32 μmol/L。【结论】根据这些结果,我们推测CpunOBP3主要在桃蛀螟寄主定位与寄主转移过程中发挥重要作用,而CpunOBP4在桃蛀螟识别性信息素和寄主植物挥发物过程中发挥双重作用。研究结果为利用干扰桃蛀螟嗅觉感受从而调控其发生与危害提供了理论依据。     

基于沟眶象属两近缘种不同虫态转录组的气味受体基因鉴定及表达分析

【目的】基于沟眶象属Eucryptorrhynchus两近缘种沟眶象E. scrobiculatus和臭椿沟眶象E. brandti不同虫态的转录组数据进行气味受体(odorant receptor, OR)基因的鉴定及表达特征分析,补充两种象甲的气味受体信息,为之后的功能研究提供理论依据。【方法】从沟眶象(幼虫、蛹和成虫)和臭椿沟眶象(卵、幼虫、蛹和成虫)不同虫态转录组数据库中筛选OR基因序列;基于两种象甲触角转录组数据,对两种象甲筛选得到的ORs进行种间和种内的序列比对;利用最大似然法对两种象甲新鉴定的ORs进行系统发育分析;根据两种象甲不同虫态转录组数据中OR基因的FPKM(fragments per kilobase per million mapped fragments)值对新鉴定的OR基因进行表达丰度分析;利用qPCR检测新鉴定的OR基因在沟眶象和臭椿沟眶象不同发育阶段和成虫不同组织中的表达谱。【结果】从沟眶象和臭椿沟眶象不同虫态转录组数据库中分别鉴定出6和4个OR基因,都具有完整的开放阅读框。根据与触角转录组数据的序列比对结果,从沟眶象和臭椿沟眶象分别新鉴定出4个(EscrOR50-53)和2个(EbraOR46-47)OR基因;在两象甲种间发现了一对可能的同源基因EscrOR53和EbraOR45。系统发育树显示,6个新鉴定的OR蛋白分属于鞘翅目OR亚家族2B和7。结合不同虫态转录组的FPKM数据及qPCR检测的时空表达谱得知,沟眶象3个和臭椿沟眶象2个新鉴定到的OR基因均在成虫的非嗅觉组织中高表达,且在卵、幼虫或蛹期也有表达。【结论】本研究明确了沟眶象和臭椿沟眶象不同虫态转录组中的气味受体基因及其时空表达谱,并且发现两种象甲的生殖器官中可能存在非嗅觉的功能性的ORs,提示其可能在发育的早期阶段就已发挥功能。     

中华蜜蜂气味结合蛋白AcerOBP14的表达及配体结合特性分析

【目的】气味结合蛋白(odorant binding proteins, OBPs)在昆虫寄主定位、产卵地选择等行为中发挥着重要作用,明确中华蜜蜂Apis cerana cerana AcerOBP14与配体的结合特性有助于阐明中华蜜蜂嗅觉识别的分子机制。【方法】通过qRT-PCR测定OBP14在20日龄中华蜜蜂成年工蜂、20日龄中华蜜蜂成年雄蜂、中华蜜蜂采粉蜂和意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica采粉蜂触角中的表达量。构建原核表达载体pET28a/AcerOBP14,表达并分离纯化重组蛋白AcerOBP14。利用荧光竞争结合实验检测AcerOBP14与37 种气味配体化合物的结合特性。【结果】qRT-PCR分析发现, OBP14在中华蜜蜂采粉蜂触角中的表达量极显著高于20日龄中华蜜蜂成年工蜂和雄蜂以及意大利蜜蜂采粉蜂中的。荧光竞争结合实验表明,AcerOBP14与蜂王信息素、告警信息素、那氏信息素及多种植物挥发物都具有结合能力,其中与β 罗勒烯的结合能力最强,解离常数 Ki=0.297 μmol/L。【结论】AcerOBP14的配体结合谱较宽,暗示其可能参与了中华蜜蜂的多种生理行为反应,且在中华蜜蜂的采粉行为中发挥着重要作用。     

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。