昆虫迁飞的调控基础及展望

昆虫迁飞是在长期适应多变的环境过程中进化形成的一种行为对策,也是昆虫的种类和数量繁多,以及迁飞害虫经常暴发成灾的主要原因.昆虫迁飞行为的发生不仅受到外界环境因素的影响,而且受到本身生理因素的调控.目前,国内外对此类研究主要集中在生态环境、生理因素、行为学以及种群遗传学方面的调控机制.随着分子生物学技术的发展,昆虫迁飞行为发生的分子调控机制也越来越受到重视.在对国内外主要昆虫迁飞调控机制概述的基础上,对新的分子生物学技术在昆虫迁飞调控中的应用进行了探讨与展望.     

昆虫嗅觉可塑性研究进展

嗅觉是昆虫的主要感觉模式,在昆虫的重要行为活动如寻找配偶、定位寄主、选择产卵场所等中起着关键作用。昆虫通过触角等外周嗅觉器官感受外界的化学信号并转化为电信号,电信号传输到中枢神经系统进行加工整合,最后通过大脑发出指令调控自身关键的行为。昆虫需要在合适的时机对不同气味作出反应,从而保证其能够在不同生理状态下完成特定的行为。这就要求昆虫的嗅觉系统具有可塑性,即根据不同的生理状态,如日龄、取食状态、交配、节律等对相同气味作出不同的反应。本文综述了不同生理状态对昆虫嗅觉行为和嗅觉神经系统的影响,以及昆虫嗅觉可塑性产生的机制,为加深和扩展人们对昆虫嗅觉系统的认识和建立新的害虫防控策略提供参考。     

社会性昆虫级型和行为分化机制研究进展

社会性的出现是生物演化过程中的重要革新, 理解社会性的演化和调控机制具有重要的理论和实际意义。社会性昆虫的个体间有着明显的级型分化和劳动分工, 这有利于它们适应复杂的环境变化。理解社会性昆虫如何产生不同的形态、行为和生活史特性, 一直是进化和发育生物学的重要目标。随着测序技术的不断更新及生物信息学的快速发展, 已经有众多关于社会性昆虫级型和行为分化机制的研究报道。本文通过整理社会性昆虫研究的已有成果, 从环境因素、生理调控和分子机制等方面对社会性昆虫级型和行为分化机制相关研究进展进行了综述, 并对未来的研究方向做出了展望。根据现有证据, 社会性昆虫所生活的生物环境(食物营养、信息素、表皮碳氢化合物)和非生物环境(温度、气候等)均能直接或间接影响社会性昆虫级型和行为的分化; 保幼激素、蜕皮激素、类胰岛素及生物胺等内分泌激素和神经激素对社会性昆虫的级型和行为分化也有重要的调控作用; 此外, 遗传因素、新基因等DNA序列或基因组结构上的变化以及表观遗传修饰、基因的差异表达等基因调控机制均能不同程度地影响社会性昆虫的行为分化。本文建议加强昆虫纲其他社会性类群如半翅目蚜虫和缨翅目蓟马等的社会性行为及其演化机制的研究, 以加深对社会性昆虫起源及其行为演化的理解和认识。     

植食性同翅目昆虫寻找和接受植物韧皮部过程中的细胞与化学探试(英文)

植食性同翅目昆虫在最终接受其宿主植物的过程中,将感受从叶表层直到韧皮部筛管途中存在的多种化学物质,并导致不同的刺探和取食行为。本文就植物叶表层存在的糖类和生物碱类物质,叶肉层的多糖类、酸碱度和酚类物质以及韧皮部内的氨基酸、蛋白质、碳水化合物和植物次生物质等对昆虫寻找及取食韧皮部行为的影响作一综述,并且还探讨了植物叶肉层的细胞结构对昆虫刺探及取食行为的可能影响。此外,结合刺探电位(electrical penetration graphs,EPGs)的研究结果,还讨论了昆虫感受植物叶组织内部的各种化学和细胞结构信息的可能机制。     

昆虫寄主选择行为的进化机制

昆虫的寄主选择行为受到遗传、可传承的环境因素或学习行为的调控。尽管大量实验已证实昆虫寄主选择中的遗传变异,但在实际中很难将其与温度、营养、条件作用和可传承的环境因素的作用区别开来。一些报道已证实可传承的环境因素会影响昆虫的寄主选择行为。幼虫期和成虫期对寄主的经历可以改变该虫态的取食和产卵寄主偏嗜行为。虽然巴甫洛夫条件反射和神经组织移植实验初步揭示了幼虫经历对成虫气味选择行为的影响,但寄主选择行为中的前印象条件作用尚需进一步验证。在城市垃圾生态系统中,杂食性的蝇类的取食和产卵选择行为较腐食性的蝇类更易受到学习经历的重塑。     

昆虫味觉感受机制研究进展

很多昆虫具有极其灵敏的味觉感受系统, 在其取食选择、 交配和产卵等过程中起重要作用。相对于昆虫的嗅觉机制, 对昆虫味觉感受机制的研究较少。传统的味觉感受研究主要集中在味觉感器外部形态、 味觉电生理和行为学上。近年来随着分子遗传学、 生物信息学和神经生物学技术的应用, 昆虫味觉的研究不断深入, 主要体现在下列两方面： （1）味觉受体方面, 通过分子生物信息学等手段获得了多种昆虫的味觉受体, 不同种昆虫之间受体数目差异较大, 不同受体之间氨基酸的相似性较低。通常, 根据味觉受体配体物质的性质可以把味觉受体分为取食抑制素受体和取食刺激素受体两大类。（2）味觉神经元的投射及味觉编码机制方面, 多个研究表明昆虫外围味觉神经元在中枢神经系统中的投射部位为咽下神经节和后脑, 但是不同性质的受体神经元投射的具体位置有所不同。本文对昆虫味觉感器和神经元的基本特征, 味觉受体的进化、 表达和功能, 味觉神经元在中枢神经系统中的投射, 味觉神经元的编码机制及味觉可塑性等进行了综述。     

昆虫迁飞行为及其调控机制

迁飞是昆虫长期适应资源与环境的季节性变化所形成的一种行为策略.迁飞昆虫不仅通过迁飞逃避不良环境,也因其极高的繁殖力确保种群在新的生境中实现快速增长甚至暴发成灾,对整个自然生态系统和农业生态系统影响甚大.本文首先基于部分迁飞概念,描述了迁飞型和居留型个体在形态、行为、生理上的差异,重点介绍了迁飞与生殖的耦合关系,以及诱导迁飞的外界环境因子,最后综述了昆虫迁飞行为调控的分子机制方面的研究进展.从感受不良环境信号到决定迁飞,从起飞、飞行、降落到决定继续迁飞或终止迁飞,这一系列过程受昆虫内分泌、表观等诸多因素的调控,但其背后的分子机制有待深入研究.     

《昆虫行为学导论》书评

由中国农业大学昆虫学系秦玉川教授等主编的《昆虫行为学导论》,于2009年由科学出版社出版。该书的分为上、下两篇,共十六章。上篇为昆虫行为基础,介绍昆虫行为的基础知识,如昆虫行为发生的遗传、神经、生理、生态等机理;下篇为昆虫行为各论,从不同的领域或侧面介绍昆虫行为的表现、调控、应用,如昆虫的定向、移动、通讯、取食、繁殖、占区、社会生活等。     

五羟色胺对昆虫取食、生殖和非遗传多型的调控

5-羟色胺广泛分布于昆虫神经系统和外围组织,调控多种生理过程和行为。研究表明,5-羟色胺可以降低昆虫取食量,促进嗉囊的收缩;5-羟色胺可以和多巴胺协同调控昆虫唾液的分泌,分别形成唾液的蛋白质和非蛋白质成分。5-羟色胺与多巴胺、保幼激素协同作用可以促进中华马蜂、美洲大蠊的卵成熟发育,还可与章鱼胺、直肠肽等协同调控多种昆虫输卵管的收缩。在昆虫生殖行为方面,5-羟色胺的调控主要表现为增强对性信息素的反应、抑制交尾后行为和维持生殖滞育。5-羟色胺通过诱导聚集行为调控蝗虫的型变,还与章鱼胺等信号分子协同调节蜜蜂、蚂蚁等社会性昆虫胚后发育和行为多型。5-羟色胺对昆虫取食、生殖及非遗传多型的调控机理还需深入研究。     

昆虫介体行为与植物病毒的传播

大多数植物病毒都是依赖昆虫介体进行传播,其中超过80%的传毒介体昆虫都是属于半翅目同翅亚目。昆虫介体识别寄主植物和取食的过程与病毒的传播密切相关,本文主要综述了同翅亚目昆虫、蓟马等介体昆虫取食行为与植物病毒的相互作用方面的研究进展,着重于介绍昆虫不同取食阶段的行为对植物病毒传播的影响,病毒侵染对介体取食和识别寄主行为的影响。     

昆虫对植物次生物质的代谢适应机制及其对昆虫抗药性的意义

植物次生物质(plant secondary metabolites)对昆虫的取食行为、生长发育及繁殖可以产生不利影响,甚至对昆虫可以产生毒杀作用。为了应对植物次生物质的不利影响,昆虫通过对植物次生物质忌避取食、解毒代谢等多种机制,而对寄主植物产生适应性。其中,昆虫的解毒代谢酶包括昆虫细胞色素P450酶系（P450s）及谷胱甘肽硫转移酶（GSTs）等,在昆虫对植物次生物质的解毒代谢及对寄主植物的适应性中发挥了重要作用。昆虫的解毒酶系统不仅可以代谢植物次生物质,还可能代谢化学杀虫剂,因而昆虫对寄主植物的适应性与其对杀虫剂的耐药性甚至抗药性密切相关。昆虫细胞色素P450s和GSTs等代谢解毒酶活性及相关基因的表达可以被植物次生物质影响,这不仅使昆虫对寄主植物的防御产生了适应性,还影响了昆虫对杀虫剂的解毒代谢,因而改变昆虫的耐药性或抗药性。掌握昆虫对植物次生物质的代谢适应机制及其在昆虫抗药性中的作用,对于明确昆虫的抗药性机制具有重要的参考意义。本文综述了植物次生物质对昆虫的影响、昆虫对寄主植物次生物质的代谢机制、昆虫对植物次生物质的代谢适应性对昆虫耐药性及抗药性的影响等方面的研究进展。     

昆虫钟基因研究进展

昆虫进化形成了内在的生物钟机制以协调行为、生理及代谢节律与外部环境信号同步,从而更有效地利用资源并获得适应性优势。行为、生理及代谢昼夜调控的协调对于昆虫有效应对可预见的生理上的挑战至关重要。生化过程和代谢变化与外部环境的昼夜节律同步性受基因表达的控制,钟基因在昆虫的重要生理过程如中枢及外围生物钟机制、光周期信号传导、光周期介导的外围组织调控、代谢以及免疫中发挥着重要作用。根据信号转导过程中的作用,昆虫钟基因分为3类——信号输入基因、信号震荡起搏器和信号输出基因,它们通过相互作用形成了复杂的转录-翻译反馈回路并参与调控昆虫昼夜节律和光周期事件。本文针对昆虫钟基因的鉴定、分类和功能,作用分子机制以及研究方法和挑战等方面作了总结,并展望了昆虫钟基因未来的研究方向,这将为昆虫钟基因的进一步功能研究及开发利用提供信息参考。     

植物与植食性昆虫相互作用的分子机制

在长期的协同进化中,植物建立起应对昆虫取食为害的精密而又复杂的防御机制,植物转录组调控中防御应答基因的表达及防御物质的合成因不同的昆虫取食方式而异。一般来说,咀嚼式口器昆虫取食时造成大面积组织伤害,可诱导植物产生伤害反应;而刺吸式口器昆虫因其特殊的口针取食,诱导植物激活病原体相关的防御途径。不同的防御途径激活不同的识别机制和信号途径。本文从信号识别和转导上综述了不同食性的昆虫取食植物时所引发的防御反应,分析了昆虫-植物相互作用关系的分子机制。     

昆虫味觉研究进展及相关原理在害虫防治中的应用

味觉在昆虫取食和产卵选择中发挥重要作用,而昆虫的味觉感受主要依赖于味觉感官中表达的味觉受体(Gustatoryreceptors)。很多化合物能引起昆虫的味觉反应,在行为上表现为喜好或厌恶,在选择压力下昆虫的味觉还可能发生改变。本文介绍昆虫味觉受体功能研究的新技术和新方法,综述了昆虫糖受体和苦味受体功能的研究进展,探讨了昆虫取食(或产卵)阻碍素和刺激素在害虫防治中的应用潜力。深刻理解昆虫的味觉感受机制,不仅有助于开发新型昆虫行为调节物,设计以味觉受体为潜在靶标的害虫绿色防控技术,还在昆虫行为抗药性治理,合理规划作物种植体系及品种选育等方面具有重要意义。     

植物对它类生物应答反应的研究现状及展望

植物在与它类生物长期协同进化的过程中以及遭受它类生物的攻击时形成了一套完整的防御体系以减轻外界对其造成的伤害。从接受取食伤害和病原体侵染等外源信号,到水杨酸、茉莉酸、乙烯等一系列内源信号的传导以及应答反应的调控,再到各种生理生化表现,植物对它类生物的应答反应经历了错综复杂的过程。随着现代分子生物技术的不断进步,相关生理生化研究不断完善,植物应答反应分子机制将不断明晰,并逐步应用于植物保护,以及植物、昆虫和微生物的相互关系分析。     

昆虫嗅觉相关蛋白及嗅觉识别机理研究概述

嗅觉是昆虫产生行为的基础之一,在长期进化的过程中昆虫形成了复杂的嗅觉系统,完成这一过程,需要有多种与嗅觉相关的蛋白参与,包括气味结合蛋白、化学感受蛋白、气味受体和感觉神经元膜蛋白等。了解昆虫感受外界信息的嗅觉机制可以帮助我们更好地理解昆虫识别配偶、天敌及寻找食物来源、产卵场地等行为特征,为进一步调控昆虫的行为、防控害虫侵袭、保护和利用有益昆虫奠定基础。本文综述了昆虫嗅觉相关的几类重要蛋白的生化特性和生理功能,并对昆虫气味分子的识别机制、气味分子在昆虫体内运输机制的最新研究进展进行了概述。     

环境因素诱导昆虫滞育发生的分子机制研究进展

滞育是生物体为了渡过恶劣环境而进行的一种停滞生长发育的生理状态,主要受遗传和环境因素的影响。研究发现光周期、温度、食物营养和体内激素水平等都能诱导昆虫滞育发生,然而滞育诱导是一个复杂的调控过程,对其分子机制的研究仍不清楚。本文对近年来在滞育诱导相关分子和分子信号通路方面取得的研究进展进行梳理,重点介绍了光周期和温度诱导昆虫滞育发生的分子级联系统,包括生物钟Per/Tim和Clk反馈回路、温度敏感型瞬时受体电位通道、γ-氨基丁酸GABA信号通路、珊瑚青素Corazonin信号通路和胰岛素信号途径等,该综述内容将为昆虫滞育研究提供帮助,同时为利用昆虫滞育进行农林害虫的防治及天敌保护提供理论参考。     

昆虫病原微生物对其寄主行为的调控作用研究进展

昆虫病原微生物是调控昆虫种群数量动态的重要因子,其作为生物防治害虫的重要手段被广泛应用。昆虫病原物往往通过调控其寄主行为来提高自身的适应性,而有些寄主行为的改变却是其应对病原物侵染的免疫反应。发烧行为被证明可抑制病原增殖并延长寄主死亡;取食行为变化影响病原物或寄主的适应性;繁殖行为主要表现在产卵力、交配行为和性信息素等方面的变化;社会性行为改变对整个社会群体的适应性或病原物传播有影响;病原物所引起的寄主防卫和群集能力下降被认为对病原传播不利;病虫趋光和趋地行为、顶峰行为和活体寄主传病行为等被认为是病原物操纵的有利于病原微生物扩散和传播的行为。明确昆虫病原物调控其寄主行为的策略和机制对于寻找到新的害虫防治方法有指导意义。     

家蚕神经肽及其受体的功能和信号转导机制研究进展

神经肽是一类由神经分泌细胞分泌、用于调节生物胞间信号传递的信号分子,其信号分子的膜定位、相应胞内信使的激活以及一系列级联反应的引发,是由存在于细胞表面的特异性受体分子来完成的。神经肽及其受体能够调控昆虫的几乎所有生命活动,在昆虫生长发育中起着关键作用。家蚕Bombyx mori作为鳞翅目昆虫的模式物种,是昆虫生长发育与生理学研究的重要模型。特别是家蚕基因组测序完成后,越来越多的家蚕神经肽及其受体被鉴定,并发现其在家蚕的生长发育、取食消化、蜕皮、滞育、繁殖、吐丝结茧等各种生理活动中都发挥了重要的调节作用。本文综述了家蚕重要神经肽的种类及其对家蚕取食消化、蜕皮变态、生殖发育等的调控作用,探讨了神经肽通过结合特异性受体而激活细胞内ERK、TOR等下游信号通路的分子作用机制,以期为昆虫神经肽及其受体研究提供借鉴和参考,并以此推进家蚕功能基因的研究,促进蚕丝产业的发展。     

昆虫飞行肌细胞凋亡的分子生物学研究进展

细胞凋亡是多细胞生物体内由激素刺激,基因调控,蛋白调节的一个主动的程序化死亡过程,对生物体特定组织功能的发生、发展、衰老及退化等具有重要作用。而昆虫飞行肌细胞凋亡对昆虫迁飞行为尤为重要,它直接决定迁飞性昆虫能否选择更适宜的寄主植物和生活条件,进而影响到对农作物的危害地域和严重程度。本文在近年来昆虫细胞凋亡的研究基础上,从分子生物学的角度,综述了调控昆虫飞行肌细胞凋亡的相关基因和蛋白质的研究进展,探讨了昆虫飞行肌细胞凋亡发生与调控的分子生物学机制。