昆虫复眼形态结构及感光机制研究进展

复眼是昆虫的主要视觉器官,昆虫复眼形态、结构的研究是理解昆虫感光的基础。本文从昆虫复眼的外部形态、内部微观结构和功能以及对光的感受机制作一简要综述,且对今后昆虫复眼的研究方向进行了展望。     

昆虫的复眼

主要对昆虫复眼的结构、功能及其应用和仿生学研究进展进行简单介绍.     

蜜蜂复眼的视觉通路研究进展

视觉通路的研究在神经科学、 仿生应用和医学治疗上都具有十分重要的意义。西方蜜蜂Apis mellifera作为神经生物学研究的重要模式生物已被广泛地应用于视觉通路的研究。蜜蜂的视觉器官包括1对复眼和3只单眼, 复眼是形成视觉的主要感觉器官。视叶是蜜蜂传递和处理视觉信息的主要神经构造, 它包括视神经节层、 视髓质层、 视小叶和前视结节4个等级的神经纤维网。复杂的视觉信息在经过大脑的各级神经时被分离, 以许多空间隔离的并行连续的视觉通路传递和加工, 然后汇集到高级脑中枢, 部分甚至与其他感觉模态的信息相整合, 最终输出有效信息来调控蜜蜂的各种行为。本文按照信息在视叶中逐级传递的顺序对蜜蜂复眼的视觉通路研究进展进行综述。     

三只复眼的昆虫

<正> 昆虫畸型怪胎,过去有过一些报道,如触角、上颚、足或翅的异常情况。但总的说来,发现很少。 本文报道新发现的一头具有三只复眼的昆虫,作为“昆虫小品”,以飨读者,增加一点《昆虫知识》的趣味性。 1981年6月30日在杭州浙江农业大学植保系大门口玻璃窗上获得一头日本黑瘤姬蜂Coccygomimusnipponicus(Uchida)雄蜂(浙江农业大学寄生峰标本室编号814689)。在鉴定时发现此峰头部有三只奇怪的复眼(见图),即在左复眼之上方生有另一只小形复眼,眼面小眼与正常复眼一样,而原来左复眼长和宽都比正常的复眼为小,且复眼内缘在触角窝附近平直,一点不凹入。右复眼之大小形状正常。此外,由于左侧多生了一个复眼,占据了部分头顶空间,左面的侧单眼亦向前移位而靠近中单眼。     

昆虫复眼的仿生学应用

昆虫复眼结构独特、功能优异,是重要的仿生对象。仿生学家模拟复眼特性研发了人造同位复眼照相机;模拟蜻蜓复眼结构研制了相控阵雷达;从蚂蚁、蜜蜂和其他昆虫的复眼结构中得到启示,研制了偏振光导航仪;根据甲虫的视动反应机制研制出空对地速度计。科学家还对昆虫复眼的信息加工原理进行研究,研制出寻的末制导装置;法国科学家研制出仿复眼视觉导航装置及昆虫化机器人。     

昆虫视觉电生理技术研究进展

昆虫视觉电生理技术是研究昆虫感光细胞和视觉神经元电学特性的重要技术,包括视网膜电位技术(ERG)和微电极细胞内记录技术(MIR)。ERG技术记录的是昆虫的视网膜对不同光刺激产生的电压或电流变化,这种反应发生在细胞外。MIR则是记录昆虫的单个感光细胞或视觉神经元对不同光刺激产生的电压或电流变化,这种反应发生在细胞内。昆虫电生理技术有助于探究昆虫视觉对光的电生理响应机制和明确昆虫敏感光谱和光感受器类型。本文介绍了ERG和MIR的基本结构及原理,总结了近20年来两种技术在昆虫感光电生理方面的应用,可为阐明昆虫对光的感受机制以及利用昆虫的趋光性防治害虫提供参考。     

昆虫视觉定量行为生物学研究进展

定量行为学的研究是在宏观水平研究感觉信息的输入与行为反应输出之间的相互关系。本文主要介绍了用定量行为学方法对昆虫运动知觉,定向行为,图形背景分辨以及自由飞行条件下跟踪、追逐行为研究进展的情况。     

昆虫复眼反光特性测量设备

<正> 许多夜行昆虫的复眼,在微光环境中好象“发光”的小点。这是因为在基膜附近有一个气管反光层,它能够把进入眼内的光线反射出来。研究复眼的“发光”现象,对于了解复眼的感光能力和物象形成等问题是很重要的,同时也有助于了解视觉与行为活动的关系。我们参考了Horridge在1972年的报告中所用的实验装置,设计并组装了复眼反射光自动测量系统。这套设备可以用来分析我们所见的虫眼反射光的来源,测量来自各方向的投射光线的反射率,探索光线在眼内的传播途径,以及比较不同种类昆虫或同种昆虫复眼在不同情况下的反射性能。现将这套设备的组成和使用方法作一简单介绍。     

昆虫复眼瞳孔调节的一种新机制

本文采用细胞内记录方法,研究了蝗虫和螽斯复眼侧区小眼在不同时间(日间和夜间)和不同适应状态(暗适应和明适应)下,小网膜细胞角灵敏度的变化规律.结果表明:小网膜细胞角灵敏度的变化不仅与适应状态有关,而且伴随时间的变化而变化.小眼感杆束直径相应变化用光镜方法得到证实,我们认为在昆虫复眼中存在一种新的瞳孔调节机制.     

昆虫重叠型复眼的光学综合成象特性

本文计算了复眼锥形晶体柱端面凸球对输入数值孔径的作用,讨论了昆虫重叠型复眼的非相干综合成象特性.     

白薯天蛾的复眼结构及形态特征

白薯天蛾Herse convolvuli L.复眼的外部形状与棉铃虫蛾Heliothis armigera Hübner眼虽较相似但其结构却明显不同,大小也不等,其长为4.28毫米,宽为3.78毫米,整个复眼大约有27,000个小眼组成。小眼密度为1177.9/毫米,约为棉铃虫蛾小眼密度的1/3。复眼不同部位上的小眼长度不等,侧部最短,背、后、前、腹依次递增。视杆长度占小眼总长的比例明显地短于棉铃虫,其侧部小眼的视杆约占小眼总长的23%,而腹部视杆仅占小眼总长的18%左右。屏蔽色素移动的幅度也较小,当充分光适应色素带最宽时才仅占屈光器加透明区总长的35%左右,同样条件下棉铃虫蛾眼的色素带可宽达80%以上。网膜细胞在透明区基部膨大,细胞核大多数在此集中。本文对小眼及小眼间16个不同水平的横切面进行了形态上的描述并根据小眼结构上的某些特征讨论了与其功能和蛾子趋光行为之间相关的一些问题。     

双翅目昆虫复眼性特化光感受器的比较研究

雄性双翅目昆虫,包括家蝇Musca domestica、丽蝇Calliphora erythrocephala、华虻Tabanus mandarinus和憎黄虻Atylotus miser Szilady,其复眼性特化光感受器中央小网膜细胞R₇的分布从背区扩展到腹区。在雄性家蝇、华虻和憎黄虻复眼中,性特化光感受器中央小网膜细胞R₇的感杆延伸到基底膜,并同中央小网膜细胞R₈的感杆并列排列。但在雄性丽蝇复眼中,性特化光感受器中央小网膜细胞R₇的感杆不延伸到基底膜。在雌性双翅目昆虫复眼中,性特化光感受器中央小网膜细胞R₇仅仅分布在复眼的腹区,其数量比中央小网膜细胞R₈少得多。     

昆虫类免疫球蛋白结构和功能研究进展

类免疫球蛋白是在无脊椎动物体内发现的唯一的免疫球蛋白家族成员,它对鳞翅目昆虫自身的免疫起着重要的作用。已有研究表明：类免疫球蛋白只存在于鳞翅目昆虫体内,有可溶性和不溶性两种存在方式,在昆虫体内分别具有不同的功能。可溶性类免疫球蛋白通过一些酶和蛋白的作用对入侵昆虫的细菌和病毒进行免疫防御,而不溶性类免疫球蛋白（即以膜结合蛋白的形式出现）对细胞和细胞黏着以及病毒和细菌入侵细胞有着延缓作用。     

复眼透镜光学信息保密编码及译码的研究——Ⅰ.昆虫复眼成像特性及编、译码技术原理

本文根据光学并列型和光学重叠型两类昆虫复眼的屈光系统,具有分解和综合二维图像的光学特性,提出了一种新的用复眼透镜实现二维图像光学信息编码和译码的技术原理.利用复眼透镜和一个特制的随机抽样编码的掩模板,可将一幅有序的二维图像(或者文献、资料等)编码形成为一幅无序的,具有良好保密性能的分解编码像,而且,还能将此编码像反演综合再现出原始图像.它不仅实现了对二维图像信息的多通道并行处理,而且还具有传输量大、速度快、保密性强等优点.我们利用此种复眼透镜光学信息编、译码的技术原理,对二维图像的光学信息进行了分解编码记录及综合译码再现.     

昆虫基因组及数据库研究进展

基因组序列为昆虫分子生物学研究提供丰富的数据资源,推动系统生物学在古老的昆虫学中蓬勃发展。昆虫基因组学研究已经成为当前的研究热点,目前在NCBI登录注册的昆虫基因组测序计划有494项,其中已提交原始测序数据的昆虫有225种,完成基因组拼接的有215种,具有基因注释的有65种,公开发表的昆虫基因组有43篇。本文综述了测序技术发展的历史及其对昆虫基因组研究的推动作用、昆虫基因组的组装和注释及其存在的问题、昆虫基因组测序进展、昆虫基因组数据库的发展及基因数据挖掘利用的基本思路和对策,以及昆虫基因大数据在害虫防治和资源昆虫利用中的应用前景。     

复眼透镜光学信息保密编码及译码的研究——Ⅰ.昆虫复眼成像特性及编、译码技术原理

本文根据光学并列型和光学重叠型两类昆虫复眼的屈光系统,具有分解和综合二维图像的光学特性,提出了一种新的用复眼透镜实现二维图像光学信息编码和译码的技术原理.利用复眼透镜和一个特制的随机抽样编码的掩模板,可将一幅有序的二维图像(或者文献、资料等)编码形成为一幅无序的,具有良好保密性能的分解编码像,而且,还能将此编码像反演综合再现出原始图像.它不仅实现了对二维图像信息的多通道并行处理,而且还具有传输量大、速度快、保密性强等优点.我们利用此种复眼透镜光学信息编、译码的技术原理,对二维图像的光学信息进行了分解编码记录及综合译码再现.     

夜行昆虫复眼光感受器的显微和亚显微结构的研究

粘虫蛾的复眼由许多小眼组成。每个小眼有8个小网膜细胞。根据它们形态学上的特征和视小杆的位置,可区分为1个顶细胞、6个主细胞和1个基细胞。 1.顶细胞视小杆在视杆顶端,组织切片上被橘黄-G染色,胞核在暗适应时不发生位移,胞质内有大量核糖体。 2.主细胞视小杆集合成束,均匀排列,占据视杆中段,切片上被光绿染色,胞核在暗适应时向晶锥方向移动,胞质内见不到核糖体。 3.基细胞视小杆在视杆下段轴心内,胞核紧靠基底膜,核与视小杆中间的胞体变细成丝状,内有许多色素小体,胞质内有核糖体。顶细胞与主细胞的胞体横切面上,可见到相邻的细胞膜有微孔相通,微孔附近有胞桥小体。对这三类感光细胞的功能及其在夜间视觉中的作用进行了探讨。     

昆虫视叶结构与功能的研究进展

视觉在昆虫飞行、识别寄主和配偶,及寻找产卵位点等行为中起着重要的作用。视叶是昆虫脑内视觉中枢,具有复杂的解剖结构和神经元构成模式,并在接受整合视觉信息方面起重要作用,但具体的视觉神经回路及机制尚未被阐明。本文系统综述了视叶解剖结构类型及神经元构成、及在颜色识别、偏振光检测和运动检测功能等方面的研究进展,提出视叶未来的研究方向,旨在为深入开展基于视觉的昆虫对环境的适应性机制及害虫行为调控提供科学依据。     

广州市昆虫群落结构及动态

2005-2006年对广州市全区域的昆虫群落进行6次调查,对该区域昆虫群落结构、多样性及时间动态进行了分析.共记述22个目、216个科.鞘翅目的类群最丰富,双翅目、鳞翅目、膜翅目和半翅目次之;鞘翅目昆虫的个体数量最多(30.45),其次为鳞翅目(18.89)和膜翅目(14.78).6～7月昆虫类群数和个体数量最多,12月最少;6～7月的种类丰度最高,其次为3～4月、9～10月,12月最低;Shannon-Wiener指数从高到低依次为6～7月、9～10月、3～4月、12月;Pielou均匀度指数从高到低依次为6～7月、9～10月、12月、3～4月;12月的种类优势度最高,其次为3～4月、9～10月,最低为6～7月.     

昆虫表皮发育研究进展及展望

昆虫体壁(Integument)具有类似高等动物皮肤和骨骼的双重功能,坚硬的表皮限制了躯体生长,因此,虫体生长发育过程中须进行周期性蜕皮。昆虫表皮由皮细胞分泌形成,从外到内可分为外包膜(Envelope)、上表皮(Epicuticle)、外表皮(Exocuticle)、内表皮(Endocuticle)和皮细胞层(Epidermis),外表皮和内表皮统称为原表皮(Procuticle)。脂类物质主要存在于上表皮中,原表皮的主要化学成分为几丁质和蛋白质,在表皮形成过程中上述成分依次分泌并相互作用,最终形成有序排列的表皮结构。近年来基因组学、蛋白质组学、RNA干扰技术等组学及分子生物学技术的快速发展,极大地促进了昆虫表皮发育的研究进展。本文结合近年来该领域研究成果,就表皮结构和成分、表皮脂代谢、表皮几丁质代谢和表皮蛋白等方面的研究进展进行综述,为深入认识昆虫表皮发育机制提供参考,并为害虫防治提供理论依据。