棉铃虫18S核糖体RNA基因的序列分析及其分子系统学

克隆并分析了鳞翅目棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)18S核糖体RNA基因(18S rDNA)的全序列,将该序列与鞘翅目、膜翅目、同翅目、双翅目、捻翅目和弹尾目各一种昆虫的同源保守区进行了比较。序列分析结果显示：鳞翅目和双翅目昆虫在18S rDNA结构上彼此较为相似,捻翅目昆虫的18S rDNA分子结构表现出与其它目昆虫有较大的差异,但相对与弹尾目昆虫的18S rDNA较为接近。该结果支持了有关捻翅目属于一个独立的目级分类阶元的论点。     

白蚁的外部形态和分类系统

等翅目Isoptera(白蚁)在有翅昆虫亚纲进化的谱系中是属于一类比较原始的昆虫,与蜚蠊目Blattaria昆虫有比较密切的亲缘关系。 白蚁有翅成虫的头部形态、前后翅的等同、翅脉的复杂结构以及腹部的形态,都和低等的有翅昆虫或古代绝灭的昆虫相类似。但白蚁的生活习性和兵蚁的形态特征,在整个昆虫纲中是属于极为进化的一个类群。兵蚁的形态极为特化。双眼的退化、前后翅的     

昆虫平衡棒的发育及功能

平衡棒(haltere)是双翅目昆虫后翅特化而成的结构,可在飞行中起重要作用。平衡棒基部的感受器可以检测到飞行中的惯性力,向运动神经元提供反馈,迅速地平衡身体并纠正航向。昆虫的平衡棒由成虫盘发育形成,其特化受HOX基因(Ultrabithorax,Ubx)调控。发育成熟的平衡棒由两层上皮细胞组成,末端球状结构内部充满高度空泡化的细胞,基部具有大量感器。平衡棒的运动由独立的肌肉控制,相对于同侧的翅反向移动,翅与平衡棒的协同运动对于昆虫起飞和维持平衡十分重要。近年来,平衡棒的导航原理越来越多地应用于仿生学研究中,基于果蝇平衡棒的结构和功能,研制出多种飞行器的导航设备。本文结合近年来相关领域的研究成果,就平衡棒的发育、形态结构、功能和仿生应用等方面的研究进展进行综述,为深入理解昆虫平衡棒的发育机制和生物学功能提供参考。     

鞘翅目系统演化关系研究进展

现生鞘翅目类群是昆虫纲中种类最多的一个类群,由4个亚目组成。形态学研究表明,鞘翅目是一个单系,但在加入了分子数据之后,其结果证明鞘翅目为并系类群。最早的甲虫起源于二叠纪,与现生的原鞘亚目具有许多相似特征。大多数学者认为与鞘翅目亲缘关系最近的类群是脉翅类昆虫,但是也有的学者认为鞘翅目与捻翅目互为姐妹群。本文对鞘翅目高级阶元4个亚目的系统关系和有关鞘翅目的起源和演化等研究进行了总结,并对相关问题做了进一步探讨和展望。     

数学形态学在昆虫分类学上的应用研究.Ⅰ.在目级阶元上的应用研究

根据昆虫图像,对半翅目（Hemiptera）、鳞翅目（Lepidoptera）、鞘翅目（Coleoptera）的34种昆虫提取形状参数、叶状性、球状性等7项数学形态特征进行了统计分析,从而论证了各项数学形态特征在目级昆虫分类阶元上作为分类特征的可行性和可靠性,并从数学形态学角度对所涉及到的同阶元昆虫类群的亲缘关系做了描述。结果表明,在作为目级阶元分类特征时,各项特征的可靠性依次为：(似圆度、偏心率、亮斑数)＞(叶状性、球状性、圆形性)＞形状参数。由这些特征的差异显著性可知,从数学形态特征角度讲,3个目的亲缘关系远近大小依次为：半翅目与鞘翅目＞半翅目与鳞翅目＞鳞翅目与鞘翅目。     

数学形态学在昆虫分类学上的应用研究.Ⅰ.在目级阶元上的应用研究

根据昆虫图像,对半翅目（Hemiptera）、鳞翅目（Lepidoptera）、鞘翅目（Coleoptera）的34种昆虫提取形状参数、叶状性、球状性等7项数学形态特征进行了统计分析,从而论证了各项数学形态特征在目级昆虫分类阶元上作为分类特征的可行性和可靠性,并从数学形态学角度对所涉及到的同阶元昆虫类群的亲缘关系做了描述。结果表明,在作为目级阶元分类特征时,各项特征的可靠性依次为：(似圆度、偏心率、亮斑数)＞(叶状性、球状性、圆形性)＞形状参数。由这些特征的差异显著性可知,从数学形态特征角度讲,3个目的亲缘关系远近大小依次为：半翅目与鞘翅目＞半翅目与鳞翅目＞鳞翅目与鞘翅目。     

丹参田花期昆虫群落结构及多样性研究

为明确丹参田花期昆虫群落结构,本文采用马氏网对丹参花期的昆虫进行收集,分类鉴定后开展群落结构及多样性分析。结果表明,丹参花期共收集到昆虫5 438头,隶属于膜翅目Hymenoptera、双翅目Diptera、半翅目Hemiptera、鳞翅目Lepidoptera、鞘翅目Coleoptera、直翅目Orthoptera、脉翅目Neuroptera 7目52科,双翅目、膜翅目昆虫为优势类群,群落丰盛度、丰富度指数较高,Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数较为稳定,Simpson优势度指数较低,可见丹参田花期昆虫种群结构较为稳定。     

豚草发生地土壤昆虫群落结构及动态

采用分层取样法、大类群分类法和数理统计方法,研究了普通豚草Ambrosia artemisiifolia和三裂叶豚草A．trifida发生地土壤昆虫的群落结构及动态。共采集土壤昆虫46个科（成虫与幼虫分开单列）,隶属于12个目,其中弹尾目个体数占绝对优势（占土壤昆虫总个体数的80.879%）,其次是膜翅目（8.765%）、鞘翅目幼虫（3.951%）和双翅目虫（3.093%）,其余合计占3.312%。在46个科中,优势类群有3科：棘跳虫科（Onychiuridae）（占土壤昆虫总个体数的32.756%）、鳞跳虫科（Tomoceridae）（18.869%）和节跳虫科（Isotomidae）（18.178%）。土壤昆虫个体数和类群数,随着豚草生长季的推进而增加,8月达到最高值。豚草降低了土壤昆虫的个体数量和群落多样性,根据逐月方差分析和多重比较,8月和9月对照样地土壤昆虫个体数量和多样性指数均显著高于豚草样地。豚草表现出对某些土壤昆虫类群的驱避作用,步甲科（Carabidae）成虫、拟花萤科（Dasytidae）幼虫、叶蝉科（Jassidae）、阎甲科（Histeridae）和管蓟马科（Phloeothripidae）在豚草整个生长季从未在豚草样地中出现。豚草对于土壤昆虫的抑制作用在豚草纯群落和植物生长旺季更为明显。土壤昆虫的垂直分布具有明显的表聚性。     

湖北神农架自然保护区昆虫的数量变化与环境关系的初步研究

昆虫物种多样性在生物多样性保护研究中有重要地位。湖北神农架自然保护区生物多样性极其丰富,保存状态相对良好,是我国生物多样性研究的关键地区之一。然而该地区的昆虫多样性研究极为薄弱,就是一般的物种调查也为数不多,所以调查主要昆虫类群的组成与数量变化,能为本区的生物多样性研究积累资料,并为长期监测打下基础。我们选择暖温带针叶林、落叶阔叶林、针阔叶混交林、亚高山草甸、箭竹林及溪边灌丛6种不同环境,以23块样地为代表,以巴氏罐诱法为主,结合网筛、扫网等方法,进行全面的标本采集与数据收集。经初步整理鉴定和数据分析,得到如下结果：（1）共获得标本58 368号,昆虫标本46 213号,其中膜翅目和鞘翅目数量较多,其次为半翅目、同翅目、双翅目、直翅目及脉翅目等。此外,环节动物、软体动物、多足纲及蛛形纲动物也有相当数量。在膜翅目中,个体数量最多的是蚂蚁（蚁科）;在鞘翅目中个体数量较多的类群依次是隐翅虫科、步甲科和叶甲科。（2）昆虫分布与环境的关系非常密切：仅从较高分类阶元来看,如昆虫纲的鞘翅目、双翅目、直翅目、膜翅目等,不同环境对昆虫数量分布的影响并不显著;而从相对低的分类阶元来看,如统计鞘翅目中步甲科、隐翅虫科等,则可以显示不同环境对昆虫数量分布的显著影响。（3）在一些特殊地点,发现若干比较特殊的昆虫物种,这表明神农架地区在昆虫物种保护上具有特殊地位。     

珠江口淇澳岛不同生境类型区域昆虫群落多样性

2008年6月、12月分别对珠江口淇澳岛3个不同生境类型区域（红树林区、基围鱼塘和陆域林地）的昆虫群落进行调查。该岛昆虫群落由11目、68科组成；个体数量最多的是同翅目，其次为膜翅目、双翅目、鳞翅目和鞘翅目；膜翅目的类群最丰富，其次为鳞翅目和鞘翅目。不同生境类型区域昆虫群落的组成及多样性特征存在差异，基围鱼塘昆虫类群最为丰富，红树林区昆虫类群较少；昆虫群落的个体数量从大到小依次为基围鱼塘、陆域林地和红树林区；红树林区的植被种类和群落结构较为单一，生境相对简单，昆虫群落的种类丰富度和Shannon-Wiener指数均低于陆域林地和基围鱼塘，优势度远高于基围鱼塘和陆域林地，均匀度大小依次为基围鱼塘﹥陆域林地﹥红树林区。     

Negative regulation of Egfr/Ras pathway by Ultrabithorax during haltere development in Drosophila

In Drosophila, wings and halteres are the dorsal appendages of the second and third thoracic segments, respectively. In the third thoracic segment, homeotic selector gene Ultrabithorax (Ubx) suppresses wing development to mediate haltere development (E.B. Lewis, 1978. A gene complex controlling segmentation in Drosophila. Nature 276, 565-570). Halteres lack stout sensory bristles of the wing margin and veins that reticulate the wing blade. Furthermore, wing and haltere epithelia differ in the size, shape, spacing and number of cuticular hairs. The differential development of wing and haltere, thus, constitutes a good genetic system to study cell fate determination. Here, we report that down-regulation of Egfr/Ras pathway is critical for haltere fate specification: over-expression of positive components of this pathway causes significant haltere-to-wing transformations. RNA in situ, immunohistochemistry, and epistasis genetic experiments suggest that Ubx negatively regulates the expression of the ligand vein as well as the receptor Egf-r to down-regulate the signaling pathway. Electromobility shift assays further suggest that Egf-r is a potential direct target of Ubx. These results and other recent findings suggest that homeotic genes may regulate cell fate determination by directly regulating few steps at the top of the hierarchy of selected signal transduction pathways.     

Modulation of AP and DV signaling pathways by the homeotic gene Ultrabithorax during haltere development in Drosophila

Suppression of wing fate and specification of haltere fate in Drosophila by the homeotic gene Ultrabithorax is a classical example of Hox regulation of serial homology (Lewis, E.B. 1978. Nature 276, 565-570) and has served as a paradigm for understanding homeotic gene function. We have used DNA microarray analyses to identify potential targets of Ultrabithorax function during haltere specification. Expression patterns of 18 validated target genes and functional analyses of a subset of these genes suggest that down-regulation of both anterior-posterior and dorso-ventral signaling is critical for haltere fate specification. This is further confirmed by the observation that combined over-expression of Decapentaplegic and Vestigial is sufficient to override the effect of Ubx and cause dramatic haltere-to-wing transformations. Our results also demonstrate that analysis of the differential development of wing and haltere is a good assay system to identify novel regulators of key signaling pathways.     

乳草长蝽Ubx基因克隆及多转录本分析

针对非完全变态类昆虫发育关键基因的研究相对匮乏, 尤其缺少Hox基因家族的基因结构和序列信息。为了研究Hox基因家族成员之一的Ubx基因在非完全变态类昆虫中的结构特点, 本实验选取乳草长蝽Oncopeltus fasciatus (Dallas, 1852)为代表, 应用RACE和RT-PCR技术, 对其Ubx基因的全长开放阅读框进行克隆。结果显示: 乳草长蝽Ubx基因（Of-Ubx）开放阅读框全长888 bp, 推测的完整蛋白含有295个氨基酸。Southern blot证实Ubx基因以单拷贝形式存在且含有内含子。在Of-Ubx的YPWM基序和同源异型结构域之间存在选择性剪接位点, 可产生3种不同转录本。分析以上实验结果, 发现乳草长蝽与黑腹果蝇Drosophila melanogaster (Meigen, 1830)的Ubx基因拥有相似的剪接位置、剪接体组合和边界序列, 提示它们很可能具有相似的剪接机理。这是Ubx基因的多转录本现象在昆虫纲中果蝇属以外类群中的首次详尽报道。
     

Developmental Genetic Analysis of Contrabithorax Mutations in Drosophila Melanogaster

A developmental analysis of the Contrabithorax (Cbx) alleles offers the opportunity to examine the role of the Ultrabithorax (Ubx) gene in controlling haltere, as alternative to wing, morphogenesis in Drosophila. Several Cbx alleles are known with different spatial specificity in their wing toward haltere homeotic transformation. The molecular data on these mutations, however, does not readily explain differences among mutant phenotypes. In this work, we have analyzed the "apogenetic" mosaic spots of transformation in their adult phenotype, in mitotic recombination clones and in the spatial distribution of Ubx proteins in imaginal discs. The results suggest that the phenotypes emerge from early clonality in some Cbx alleles, and from cell-cell interactions leading to recruitment of cells to Ubx gene expression in others. We have found, in addition, mutual interactions between haltere and wing territories in pattern and dorsoventral symmetries, suggesting short distance influences, "accommodation," during cell proliferation of the anlage. These findings are considered in an attempt to explain allele specificity in molecular and developmental terms.