枣食芽象甲化学感受蛋白PyasCSP4的基因克隆、表达及配体结合特征

【目的】本研究为明确枣树Zizyphus jujuba主要害虫枣食芽象甲Scythropus yasumatsui化学感受蛋白4(chemosensory protein 4, CSP4)的表达特点及配体结合特性。【方法】基于枣食芽象甲成虫触角转录组数据,利用RT-PCR方法克隆了枣食芽象甲PyasCSP4 cDNA序列,并进行生物信息学分析。通过RT-qPCR方法测定PyasCSP4在枣食芽象甲成虫不同组织(触角、去除触角的头、胸、腹、足和翅)中的表 达水平。通过原核表达系统和镍柱纯化获得PyasCSP4重组蛋白,采用荧光竞争结合实验测定重组蛋白PyasCSP4与35种枣树挥发物的结合特性。【结果】克隆获得枣食芽象甲PyasCSP4的cDNA序列(GenBank 登录号: OK322362),其开放阅读框全长为366 bp,编码121个氨基酸,N末端有18个氨基酸组成的信号肽序列, PyasCSP4成熟蛋白序列具有4个保守的半胱氨酸残基。RT-qPCR结果表明, PyasCSP4基因在成虫不同组织中均有表达,在触角和翅中的表达量显著高于在其他组织中的表达量。重组蛋白PyasCSP4与25种配体具有结合活性,尤其与α-蒎烯、α-水芹烯和罗勒烯等的结合能力最强,解离常数(Ki)值分别为6.29, 6.58和6.69 μmol/L。【结论】PyasCSP4能够与多种枣树挥发物结合,推测其可能在枣食芽象甲定位寄主植物的过程中发挥重要作用。本研究的结果对阐明枣食芽象甲嗅觉机制和开展绿色防控研究具有重要意义。     

几个引进枣品种枣头及果实生长发育规律的研究

研究得知湘南地区引进沾化冬枣、梨枣和骏枣的枣头一次枝(下简称枣头)伸长生长节律与本地品种鸡蛋枣相似,幼树期枣头有两次明显的伸长生长过程,其间出现生长暂缓期。从枣头年生长量看,三个引进品种均比本地品种鸡蛋枣要小,但秋季生长量比重均比鸡蛋枣还要大。三个引进品种果实均较鸡蛋枣大,果实生长规律均与鸡蛋枣相似。但各个品种果实生育期均长于鸡蛋枣。冬枣果实生育期最长为100天~110天,梨枣与骏枣果实生育较短,梨枣70天~75天,骏枣约85天,而鸡蛋枣只有65天~70天。     

基于微卫星标记的中国枣食芽象甲地理种群遗传多样性分析

【目的】枣食芽象甲Scythropus yasumatsui是我国北方枣树Zizyphus jujuba上的一种重要的灾害性害虫,在陕西、山西、河北、河南等枣树主产区普遍发生。本研究旨在揭示我国枣食芽象甲不同种群间的遗传分化和基因交流规律。【方法】利用枣食芽象甲转录组测序的SSR序列,使用荧光标记PCR及毛细管电泳分型方法,筛选出8个微卫星位点,对我国5个省份(山西、陕西、宁夏、河北和河南)10个地理种群共308头枣食芽象甲样本进行种群遗传多样性分析。【结果】8个SSR位点均存在无效等位基因且偏离哈迪 温伯格平衡。各位点的有效等位基因数(Ne)为2.113~8.016,多态信息含量(PIC)为0.561~0.908,期望杂合度(He)为0.476~0.865;种群间遗传分化系数(Fst)平均值为0.151;基因流(Nm)平均值为1.594。枣食芽象甲种群间遗传分化系数与地理距离之间显著正相关(r=0.596, P=0.0035),基于Nei’s遗传距离和Cavalli-Sforza & Edwards余弦遗传距离的系统进化树将10个地理种群均聚为3个相同的分支。【结论】结果说明,枣食芽象甲种群遗传多样性较高,不同地理种群间存在高度的遗传分化,且有一定的基因交流;地理隔离是影响枣食芽象甲地理种群遗传分化和基因交流的重要因素。     

枣飞象对枣树七种挥发物EAG和嗅觉行为反应

【目的】枣飞象Scythropus yasumatsui Kono et Morimoto是枣树重要害虫之一。近年来,在陕北黄河沿岸枣区暴发成灾,造成了严重的经济和生态损失。为了明确枣树挥发物在枣飞象寄主定向过程中的作用,以便为开发植物源引诱剂奠定理论基础。【方法】采用触角电位仪和Y型嗅觉仪测定了枣飞象对枣树7种挥发物的触角电位和嗅觉行为反应。【结果】EAG试验结果表明:枣树的7种挥发物在一定的浓度下,都能引起枣飞象雌雄成虫明显触角电位反应,当刺激浓度为50μg/μL时,枣飞象对测定的7种挥发物的触角电位值达到最高,其中枣飞象雌雄虫对罗勒烯的EAG反应相对值均为最大,分别达2.87和2.53。嗅觉行为反应试验结果表明:罗勒烯、α-法呢烯均对枣飞象雌雄虫有明显的引诱作用,其中枣飞象雌雄成虫对罗勒烯趋向率高达70.8%、70.4%,而反-2-己烯醇仅对其雌虫表现引诱作用,对雄虫未表现出引诱作用。【结论】罗勒烯和α-法呢烯为吸引枣飞象雌雄成虫的活性物质,本反-2-己烯醇为吸引枣飞象雌虫的活性物质。     

枣飞象对枣树植物挥发物的EAG和行为反应

【目的】枣飞象Scythropus yasumatsui是枣树Zizyphus jujuba主要害虫。近年来,在陕西和山西枣区暴发成灾,造成了严重的经济和生态损失。本研究旨在明确枣树挥发性物质在枣飞象成虫化学通讯中的作用,为该虫植物源引诱剂开发和研制提供基础资料。【方法】利用顶空吸附法收集5个枣树品种(木枣、狗头枣、赞皇枣、骏枣和酸枣)的枣芽挥发物,采用气质联用(GC-MS)进行化学指纹谱的鉴定和分析;随后分别利用触角电位(electroantennogram, EAG)仪和Y型嗅觉仪测定枣飞象成虫对17种枣树挥发性物质的EAG和行为反应。【结果】5个品种枣树的枣芽中共鉴定出挥发性物质6类26种,包括9种萜烯类、6种酯类、4种醇类、4种烷类、2种醛类和1种酚类;不同品种枣芽挥发性物质种类和含量具有差异。EAG试验结果表明,枣飞象成虫对测试的17种枣树挥发性物质的EAG反应相对值有明显差异。枣飞象成虫对D-柠檬烯、正十三烷、正十四烷、正十五烷、壬醛、棕榈酸甲酯、油酸甲酯7种挥发性物质的EAG反应较强。当挥发性物质浓度为0.1~100 μg/μL时,随着浓度增加,枣飞象成虫的EAG反应相对值先增加后下降,刺激浓度为50 μg/μL时EAG反应相对值达到最大。50 μg/μL浓度下,枣飞象雌成虫对棕榈酸甲酯和壬醛EAG反应相对值分别为3.84和3.67,雄成虫对棕榈酸甲酯和壬醛EAG反应相对值分别为3.47和3.21,极显著高于对其他挥发性物质的EAG反应相对值。行为反应结果表明,枣飞象雌雄成虫对棕榈酸甲酯和壬醛有明显趋向性, 选择率均大于65%,雄成虫对十五烷有明显趋向性,雌雄成虫对其他供试的物质无明显趋向性。【结论】棕榈酸甲酯和壬醛对枣飞象雌雄成虫均有明显吸引作用,十五烷对雄成虫有明显吸引作用。结果提示棕榈酸甲酯和壬醛可能与枣飞象对不同品种枣树偏好性选择密切相关。     

飞蝗对两种禾本科植物挥发物的触角电位和行为反应

【目的】检测飞蝗对2种禾本科植物挥发物——癸醛和芳樟醇的触角电位及行为反应,为了解飞蝗的嗅觉机制提供依据。【方法】首先,使用触角电位仪检测飞蝗4龄若虫对癸醛和芳樟醇4个剂量的触角电位反应。其次,使用嗅觉行为仪检测正常条件下4龄飞蝗对癸醛和芳樟醇不同剂量的行为反应。最后,采用嗅觉行为仪检测饥饿和饱食状态下的虫体对癸醛和芳樟醇的行为反应。【结果】4龄飞蝗对癸醛和芳樟醇的EAG值随着剂量增加呈先升高后降低的趋势,均在500μg达到最高值,且在该剂量下,雌雄虫之间的EAG值存在显著差异。正常条件下,1 000μg芳樟醇对飞蝗雌雄虫均有显著的引诱作用,1 500μg癸醛和芳樟醇显著引诱雄虫,500μg癸醛显著引诱雌虫。经饥饿处理后,雌虫被500μg和1 000μg癸醛显著引诱,雄虫被250μg癸醛显著引诱,雌雄虫均被500μg的芳樟醇显著引诱。经过饱食处理后,250μg和500μg的芳樟醇显著引诱雌虫。芳樟醇对饥饿状态下飞蝗雄虫的引诱率均高于饱食状态,在500μg时,引诱率存在显著差异。【结论】飞蝗对这2种植物挥发物的触角电位反应存在剂量效应,雌雄虫触角电位在最佳剂量下存在显著差异。不同剂量的癸醛和芳樟醇可对飞蝗产生不同的引诱效果,饥饿状态下的虫体更易被芳樟醇所吸引。     

黄胸散白蚁对马缨丹叶片提取物的嗅觉行为反应

[目的]为了明确黄胸散白蚁Reticulitermes flaviceps对马缨丹Lantana camara叶片不同溶剂提取物的嗅觉行为反应。[方法]利用"Y"型嗅觉仪测定了黄胸散白蚁饥饿与否、气流速度、观察时间对其嗅觉行为反应的影响,优化了测定条件;用小滤纸片法和优化条件下"Y"型嗅觉仪测定了马缨丹叶片不同溶剂提(萃)取物对黄胸散白蚁的嗅觉行为反应。[结果]白蚁饥饿12 h,气流速度为2 L/min,10 min后观察为用"Y"型嗅觉仪测定白蚁对提(萃)取物嗅觉行为反应的最优条件。两种测定方法均表明,马缨丹干叶片氯仿提取物、乙醇提取物的乙酸乙酯和石油醚萃取物对黄胸散白蚁均具有驱避作用,随着提(萃)取物浓度的增大驱避作用越强。[结论]马缨丹叶片中含对白蚁具有驱避作用的物质,为白蚁防治提供了新的途径,也为进一步研究提供了科学依据。     

枣食芽象甲线粒体基因组全序列测定与系统发育分析

【目的】从线粒体基因组水平上探讨枣食芽象甲Scythropus yasumatsui与近缘种的系统发育关系。【方法】利用Illumina MiSeq测序平台对枣食芽象甲线粒体基因组进行测序,对基因组序列进行拼装、注释和特征分析;利用贝叶斯法和最大似然法构建基于象甲科13个物种的线粒体基因组13个蛋白质编码基因核苷酸序列的系统发育树。【结果】结果表明,枣食芽象甲线粒体基因组全长为16 472 bp (GenBank登录号: MF807224),包含13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和2个非编码控制区,37个基因的排列顺序与祖先昆虫的线粒体基因排列顺序一致。13个蛋白质编码基因的起始密码子为ATN,其中除了cob和nad1基因的完全终止密码子为TAG外,其余11个基因的完全终止密码子为TA(A)。22个tRNA基因中除了trnS1缺少DHU臂,反密码子由GCT变为TCT外,其余均能形成典型的三叶草结构。基于13个蛋白质编码基因序列构建的系统发育树结果显示,象甲科8个亚科系统发育关系为：(((隐喙象亚科(Cryptorhynchinae)+(象虫亚科(Curculioninae)+魔喙象亚科(Molytinae)))+长小蠹亚科(Platypodinae))+(粗喙象亚科(Entiminae)+Cyclominae亚科))+隐颏象亚科(Dryophthorinae)+小蠹亚科(Scolytinae))。【结论】在13种象甲科昆虫物种中,同属于粗喙象亚科的枣食芽象甲与南美果树象甲Naupactus xanthographus在系统发育树中聚为同一分支,表明基于线粒体基因组全序列的分子系统发育结果与传统的形态分类结果是一致的。     

番石榴挥发物对桔小实蝇成虫的引诱作用

利用Y型嗅觉仪测试了性成熟与性未成熟不同生理状态下桔小实蝇Bactrocera dorsalis雌雄成虫对番石榴叶、果肉及番石榴叶主要挥发成分石竹烯的反应.结果显示,测试剂量为1g和10g的番石榴叶和果肉对性成熟与性未成熟的两性成虫均能产生显著的引诱效果,且反应均在10min时达到显著水平.测试剂量为5mg和10mg的石竹烯对性成熟雌虫、性成熟雄虫和性未成熟雄虫均无引诱作用,但对性未成熟雌虫在60 min时产生显著引诱效果.     

香蕉假茎象甲对不同生理状态香蕉假茎挥发物的行为反应

采用固相微萃取技术提取新鲜假茎、腐烂未虫蛀假茎、虫蛀且腐烂假茎以及虫蛀未腐烂假茎4种生理状态的香蕉假茎挥发物,进行气质联用仪分析鉴定。结果表明:从香蕉新鲜假茎与虫蛀且腐烂假茎中分别鉴定出10种挥发性物质;腐烂未虫蛀假茎与虫蛀未腐烂假茎分别鉴定出11种挥发性物质;这些挥发物包括烃类、酯类、酮类、杂环类等,在不同生理状态的香蕉假茎中的相对含量各不相同。4种生理状态的香蕉假茎挥发性成分种类数及相对含量的变化与香蕉假茎象甲Odoiporus longicollis Olivier的为害有着密切关系,遭受香蕉徦茎象甲为害的香蕉假茎,其共同成分2,6-二甲基-2,4,6-辛三烯相对含量对应地减少。利用双重陷阱嗅觉仪测定了香蕉假茎象甲对香蕉假茎挥发物的行为反应,结果表明:4种生理状态的香蕉假茎挥发物均对香蕉假茎象甲有引诱作用,与新鲜假茎相比,香蕉假茎的虫蛀且腐烂状态可增强其对香蕉假茎象甲雌、雄虫的引诱作用。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism