Neuron:研究发现小鼠竟然能感知氧气的浓度变化

正小鼠的基因组中包含了1000多个气味受体基因,这些基因能够帮助小鼠嗅到周围环境中的气味,近日一项刊登于国际杂志Neuron上的研究报告中,来自马普研究所等多个机构的研究人员通过研究发现,小鼠能够利用鼻腔中的神经元来感知吸入空气中氧气的水平,同时小鼠还会依赖两种名为Gucy1b2和Trpc2的基因,但这两个基因并不是气味受体基因。研究发现,小鼠嗅粘膜中的特殊类型的化学感觉神经元能够对环境中氧气水平的降低产生反应,而化学感受细胞能够检测物质浓度的增加;     

光周期对雄性布氏田鼠种内个体气味辨别的影响

本文研究了成年雄性布氏田鼠对不同光照周期下(长光照: LD; 短光照: SD) 的陌生雌鼠和陌生雄鼠气味的行为表现。实验发现: 所有被试雄鼠对LD 雄鼠、雌鼠气味比SD 雄鼠、雌鼠气味有更多的社会探究行为。LD 雄鼠比SD 雄鼠对同性或异性陌生个体气味的嗅闻和挖掘行为要多, 而且差异显著。在探究LD 动情雌鼠气味源时, LD 雄鼠比SD 雄鼠表现出更多的嗅闻和挖掘行为; 在探究SD 动情雌鼠气味源时, LD 和SD 雄鼠的行为反应没有明显差别。所有被试雄鼠在LD 雄鼠气味源箱中的停留时间都显著多于在SD 雄鼠气味源箱中的停留时间。LD 雄鼠在LD 雌鼠气味源箱中的停留时间显著多于在SD 雌鼠气味源箱中的停留时间; 而SD 雄鼠在LD 和SD 雌鼠气味源箱中的进入频次和停留时间没有明显差别。同时, LD 雄鼠对LD 动情雌鼠的气味在嗅闻频次和嗅闻时间上多于非动情LD 雌鼠, 而对SD 动情和非动情雌鼠的气味没有表现出明显的偏好; SD 雄鼠对LD 和SD 动情雌鼠的嗅闻行为仅在频次上显著多于对非动情雌鼠的嗅闻, 而在时间上没有显著差别。结果表明: 布氏田鼠嗅觉通讯中的个体气味及其对气味进行辨别过程中的行为反应都随着光照周期的不同而发生变化。动物的个体气味带有季节性信息, 来源于长光照下的气味比短光照下的气味更具有性吸引; 短光照在一定程度上可能抑制了雌鼠的动情和雄鼠的性行为反应。其嗅觉通讯行为的适应意义可能在于: 减少秋季短日照环境下的繁殖活动, 提高雄性个体之间的社会容忍性以利于集群越冬。     

封面故事

哺乳动物的嗅觉系统由嗅上皮、嗅球和更高级的嗅觉中枢组成。直接探测气味分子的细胞——嗅感觉神经元位于鼻腔内的嗅上皮上。嗅感觉神经元的纤毛上表达很多气味受体蛋白,这些蛋白可以检测进入鼻腔的气味分子。每个嗅感觉神经元只表达一种特定的气味受体。表达一种气味受体的嗅感觉神经元投射到嗅球中的一到两个嗅小球中,一     

昆虫对气味分子的感受机制

昆虫对外界气味的感受作用是一个庞大而复杂的体系,多种蛋白参与了这一过程。其中包括气味结合蛋白,气味结合蛋白受体,气味降解酶等多种蛋白。昆虫不仅可以通过外界气味分子携带的信息来识别配偶,天敌,还可以通过对外界环境特征的识别来寻找食物来源,产卵等。明确昆虫的化学感受机制不仅可以帮助我们理解昆虫的行为,还有助于深入了解动物的行为机制。文章综述昆虫对气味分子的识别、气味分子在昆虫体内的运输以及电化学信号传导机制等方面的进展。     

艾虎对猎物和捕食者气味的反应

在室内条件下通过双通道选择实验确定艾虎(Mustelaeversmanni)在通过不同气味源的场所中的取食量以及利用时间和利用频次,由此分析捕食者气味和猎物气味对艾虎取食行为的影响。研究结果表明,在无任何气味源存在时,艾虎在对照气味和对照气味组这两个场所中的取食量、活动时间和活动频次基本一致。在猎物高原鼠兔(Ochotonacurzoniae)气味和对照气味组及高原鼢鼠(Myospalaxbaileyi)气味和对照气味组的两组实验中,艾虎在通过猎物气味的场所中的取食量、活动时间和活动频次与对照气味场所中比较也无明显的差异,但是在天敌动物赤狐(Vulpesvulpes)气味存在的条件下,艾虎明显减少在通过赤狐气味的场所中的取食量、活动时间和活动频次。同时,当间接捕食风险天敌动物赤狐气味存在时,艾虎明显增加了总的取食量,减少了在巢箱中居住的时间,而将更多的时间停留在无风险的场所中,这说明艾虎能够利用天敌动物赤狐的气味,采用增加取食量和减少高风险区域活动时间的策略来降低被捕食风险。     

狼蛛的化学感受器在寻觅定位猎物中的作用研究

为探明蜘蛛的化学感受器在寻觅定位猎物中的作用,本研究以拟环纹豹蛛Pardosa pseudoannulata为捕食者、以果蝇为猎物,将蜘蛛饲养在室温23℃±1℃下,使其适应于当前的生长环境。以果蝇成虫饲养狼蛛,使其熟悉猎物气味。实验前,停止供给猎物,使狼蛛处于饥饿状态。一个星期后进行实验,采用Y型嗅觉仪法在黑暗条件下研究了狼蛛对猎物体液气味和体表气味的灵敏度反应。结果表明在实验距离内,狼蛛均能够正确选择有果蝇体液气味端,选择指数显著高于无果蝇体液气味端(P0.05),停留时间显著高于无果蝇体液气味端(P0.05),但当狼蛛与有果蝇体液气味端距离增大后,狼蛛对气味敏感程度下降,当狼蛛与气味源距离达到11 cm后,虽然狼蛛仍然能够正确选择有果蝇体液气味端,但选择指数显著下降(P0.05),回归分析显示,狼蛛对有果蝇体液气味端选择指数与狼蛛和气味源间距离呈高度负相关。同时,研究结果发现狼蛛对果蝇体液气味比果蝇体表气味的反应更敏感。     

植食性昆虫寄主植物嗅觉搜寻述介

植食性昆虫与寄主植物关系的本质是化学。植食性昆虫搜寻寄主的嗅觉媒介是植物气味即化学信息物质。在介绍植物气味构成及其扩散模型基础上,阐述了植物气味在地上植食性昆虫成虫、幼虫和地下植食性昆虫搜寻寄主过程中的嗅觉导向作用,并指出了今后相关研究需要注意的问题。从植物与环境因子的关系来看,植物气味包括构成性气味和诱发性气味两类,这两类气味的概念既相联系而又不同。构成性气味组分及构成因植物分类地位等而不同。诱发性气味组分因植食性昆虫取食、植物病原微生物、机械致伤等因子的胁迫而变化,这种变化性状随植物属和/或种、植株生长发育阶段、胁迫因子性质及其作用方式而不同。无论是哪种植物气味,其释放均具有节律性。气味扩散过程比较复杂,扩散状态可用数学模型表征。对于地上植食性昆虫成虫,植物气味对其寄主搜寻行为具有导向特异性,重点分析了这种特异性形成的两个假说;鳞翅目昆虫幼虫,能够利用植物化学信息物质趋向寄主植物或回避非寄主植物;地下植食性昆虫搜寻寄主,既与寄主植物地下组织释放或分泌的次级代谢物有关,又与一些初级代谢物有关。初级代谢物中的CO₂,起着“搜寻触发器”作用。有助于增强人们对昆虫与植...     

气味线索对小鼠形成吗啡依赖及渴求的影响

利用条件化位置偏好模型研究气味线索对吗啡依赖及渴求的影响,其结果发现,单一嗅觉条件刺激使小鼠建立条件化位置偏好,形成吗啡依赖。当改变外界环境,动物进入完全新异的环境后依然寻求与吗啡相关的气味线索,说明吗啡相关气味条件线索诱发了小鼠对吗啡的渴求。多巴胺D1或D2受体拮抗剂能阻断小鼠对气味线索的寻求。该结果表明嗅觉系统在药物成瘾过程中具有一定作用。     

注意机制在嗅球学习过程中的作用

神经生物实验表明, 气味信息在嗅球中是多通道并行处理的, 并且是可学习的, 学习结果依赖于学习时的认知环境. 对于不同类型的突触, 其突触前脉冲作用于突触后的有效时间不同. 按嗅球的生理结构, 构建了一个嗅球模型, 其中神经元间的不同类型的突触连接具有不同的脉冲有效时间. 模拟结果表明这一模型实现了嗅球中信息的多通道处理. 在此基础上, 进一步研究了认知环境对气味学习的影响, 并以不同的反馈频率来表征不同的注意状态. 为满足嗅球中多通道信息编码方式对学习律的要求, 提出了一个兼顾脉冲定时和平均发放速率的反对称的Hebb学习律. 模拟结果表明, 气味在嗅球中的敏感化和习惯化, 可能是在统一的学习律指导下的学习在不同注意状态下产生的结果.     

艾虎对猎物和捕食者气味的反应

在室内条件下通过双通道选择实验确定艾虎(Mustela eversmanni)在通过不同气味源的场所中的取食量以及利用时间和利用频次，由此分析捕食者气味和猎物气味对艾虎取食行为的影响。研究结果表明，在无任何气味源存在时，艾虎在对照气味和对照气味组这两个场所中的取食量、活动时间和活动频次基本一致。在猎物高原鼠兔(Ochotona curzoniae)气味和对照气味组及高原鼢鼠(Myospalax baileyi)气味和对照气味组的两组实验中，艾虎在通过猎物气味的场所中的取食量、活动时间和活动频次与对照气味场所中比较也无明显的差异，但是在天敌动物赤狐(Vulpes vulpes)气味存在的条件下，艾虎明显减少在通过赤狐气味的场所中的取食量、活动时间和活动频次。同时，当间接捕食风险天敌动物赤狐气味存在时，艾虎明显增加了总的取食量，减少了在巢箱中居住的时间，而将更多的时间停留在无风险的场所中，这说明艾虎能够利用天敌动物赤狐的气味，采用增加取食量和减少高风险区域活动时间的策略来降低被捕食风险。     

斜纹夜蛾普通气味结合蛋白GOBP1基因的表达定位分析

气味调控斜纹夜蛾Spodoptera litura（鳞翅目,夜蛾科）的交配和产卵行为,而嗅觉气味结合蛋白（OBP）是昆虫与外界环境进行化学信息交流中的一种重要蛋白。本研究基于已报道的斜纹夜蛾普通气味结合蛋白GOBP1基因cDNA序列（GenBank登录号为EF159978）设计引物,通过RT-PCR法分析了GOBP1 mRNA的组织特异性表达情况,并对GOBP1基因条带进行了克隆、测序和Blast比对。此外,再通过RNA原位杂交的方法进一步分析了GOBP1 mRNA在触角中的表达定位。结果表明:GOBP1只在斜纹夜蛾的触角组织中表达,而且GOBP1转录本较多分布于靠近嗅觉感受器即触角边缘部位。这些结果进一步说明GOBP1是斜纹夜蛾嗅觉过程中的重要蛋白,同时为深入研究GOBP1与其他蛋白的相互空间定位关系、GOBP1的功能等奠定了基础。     

东方田鼠社群气味对家族群成员个体觅食行为的影响

东方田鼠家族群成员个体的觅食行为是否因食物斑块存有家族群自身及非亲缘家族群气味而发生变异,进而影响其摄入率。在新鲜马唐叶片构建的均质密集食物斑块上,分别配置家族群自身巢垫物及非亲缘家族群巢垫物作为社群气味,测定东方田鼠家族群在食物斑块觅食时,其成员个体觅食行为的序列过程及参数,检验家族群自身气味及非亲缘家族群气味对成员个体觅食行为的影响。结果表明,家族群自身气味能显著地缩短本群成员个体的觅食决定时间,通过减少成员个体的嗅闻及直立扫视动作时间比例、增大一般扫视、盯视及静听动作时间比例,降低觅食中断时间比例,提高其摄入率;而非亲缘家族群气味则能显著地延长家族群成员个体的觅食决定时间,通过增大家族群成员个体的嗅闻和一般扫视动作时间比例、减小直立扫视、盯视及静听动作时间比例,增大觅食中断时间比例,降低其摄入率。结果揭示,熟悉的社群气味会促使觅食活动中的家族群成员个体,在监测环境风险时,将精力更多地用于观察和监听群内其他成员个体的行为及其发出的警报信息,以便在有效规避环境风险的同时减缓个体间因干扰性竞争对觅食活动所造成的不利影响;而陌生的社群气味会迫使成员个体,将精力由依赖群内其他成员个体的行为...     

雄性大熊猫对化学信息行为反应的年龄差异

化学通讯对哺乳动物的生存和繁殖起着重要作用。研究了雄性大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)对同伴个体尿液气味行为反应的发育模式。结果显示,在成年雌性个体的尿液气味刺激下,雄性个体表现显著多的嗅闻行为和嗅闻/舔舐环境行为,但是嘶咬气味刺激物的行为明显减少。在雌性个体的尿液气味刺激下,不同年龄段的雄性个体行为表现不同,成年雄性个体表现较亚成年和幼年个体显著多的舔舐行为。此外,成年个体和亚成年个体均表现较多的嗅闻/舔舐环境行为,而幼年个体则无该行为表现。幼年个体较成年和亚成年个体表现显著多的气味涂抹行为,而且嘶咬气味刺激物的时间较亚成年个体显著多。幼年个体和亚成年个体对雌性和雄性个体尿液气味刺激的行为反应不存在显著差异。研究结果表明,雄性大熊猫对同种个体尿液中化学信息的行为反应呈现出年龄差异。     

昆虫气味结合蛋白研究进展

20世纪 8 0年代后 ,人们开始探求昆虫对气味物质的感受机制。随着昆虫行为学、生物化学、分子生物学以及昆虫电生理技术的飞速发展 ,自 90年代开始 ,深入研究昆虫的嗅觉反应机理已有可能。研究表明 ,昆虫触角中的气味结合蛋白 (odorant-binding protein简称 ,OBP)在昆虫嗅觉反应过程中起重要作用[1] 。本文试从气味分子的化学结构及特征、OBP的化学特性、生理功能及研究展望等方面作一综述 ,以期推动该领域的研究与发展。1　气味分子的化学结构及特征明确气味分子的化学结构及特征 ,有助于确定气味结合蛋白的结构。目前研究以鳞翅目昆虫…     

嗅球对嗅觉信息的处理

哺乳动物的嗅觉系统拥有惊人的能力,它可以识别和分辨成千上万种分子结构各异的气味分子。这种识别能力是由基因决定的。近年来,分子生物学和神经生理学的研究使得我们对嗅觉识别的分子基础和嗅觉系统神经连接的认识有了质的飞跃。气味分子的识别是由一千多种气味受体完成的,鼻腔中的嗅觉感觉神经元表达这些气味受体基因。每个感觉神经元只表达一种气味受体基因。表达同种气味受体的感觉神经元投射到嗅球表面的一个或几个嗅小球中,从而在嗅球中形成一个精确的二维连接图谱。了解嗅球对气味信息的加工和处理方式是我们研究嗅觉系统信号编码的一个重要环节。文章概述并总结了有关嗅球信号处理的最新研究成果。     

蜜蜂对复合气味中特征因素的选择性记忆巩固的研究

目的 蜜蜂天生具有丰富的嗅觉辨识能力,觅食、交配、导航以及社交活动均依赖其嗅觉系统,是研究嗅觉感知和学习记忆的行为及神经机制的理想模型。蜜蜂既能够将某个复合气味作为一个整体也可以将复合气味的各组成成分进行辨别和区分,但是在特征依赖的联合记忆中依据何种原则进行加工并存储到长期记忆还不清楚。方法 本文利用特征阳性（feature positive：AB+,B-）和特征阴性（feature negative：AB-,B+）的奖赏性嗅觉条件化,训练蜜蜂对复合气味和成分气味的辨别,并检测蜜蜂对复合气味（AB）、成分气味（B）以及特征气味（A）的中长时记忆（3 h）和长时记忆（24 h）。结果 在特征阳性的奖赏性嗅觉条件化中,蜜蜂对训练过的气味可以形成稳定的中长时和长时记忆,并且对复合气味中的特征气味的记忆与复合气味的记忆呈现高度相似。但在特征阴性的奖赏性嗅觉条件化中,蜜蜂虽能够在3 h和24 h对训练过的两种气味具有显著的伸喙反应差异,且对特征阴性的气味无显著反应,但对复合气味的反应随时间的推移而增加。结论 实验结果表明,蜜蜂选择性地将与奖赏信息联合出现的气味巩固到长时记忆中,但并未依据特征成分加工储存到长时记忆中。奖赏信息预示着食物源,与生存息息相关,表明对环境信息进行选择性的记忆巩固加工并储存可能是低等动物高效地编码生存相关信息的重要策略。     

蚊虫搜寻吸血寄主和产卵行为的调节因子及相关嗅觉机理

嗅觉在蚊虫的吸血寄主搜寻、产卵和糖源搜寻行为中起决定作用,而在交配行为中的作用并不清楚。本文系统全面地综述了近20年来蚊虫化学生态学和嗅觉识别的分子机理的研究。蚊虫的触角、下颚须和口喙上的嗅觉感器感觉环境中释放的各种挥发性化合物。气味分子与嗅觉气味结合蛋白和气味受体的结合所启动的一系列生化反应产生神经动作电位。蚊虫嗅觉神经元编码气味中化合物的组成、浓度及其暂时瞬间的浓度变化和空间分布。吸血前后神经元的活性在数量和质量上有变化,反映了蚊虫在搜寻吸血寄主和产卵行为上的调节。在吸血寄主搜寻中,人体和动物释放的二氧化碳、乳酸以及其他气味协同引诱蚊虫向目标气味源定向飞行,最后找到吸血寄主。而成熟产卵雌蚊是利用产卵场所释放的腐烂气味寻找适宜的产卵场所,一些蚊虫卵、幼虫或蛹分泌的产卵信息素引诱和刺激雌蚊产卵,并与产卵生境气味起协同作用。植物气味尤其是花香味引诱蚊虫找到蜜源。驱避剂也是直接或间接通过嗅觉起作用,一些驱蚊剂由于阻断嗅觉反应而抑制蚊虫的定向飞行。从植物、动物或人体以及产卵场所释放的气味中有望找到有效的引诱和驱避化合物。对蚊虫嗅觉识别机理的认识将使我们开发出有效的蚊虫诱捕技术,进而应用于种群监测和控制。     

植物气味腺研究进展

气味腺是花器官上能够产生和释放花气味的特殊腺体结构,在传粉过程中与其他花部性状结合能够吸引传粉者访花,气味腺的研究有助于揭示动物与植物之间的协同进化机制,此外,气味腺外部形态特征及细胞微形态可作为分类依据之一。对气味腺的结构、类型和检测方法,及其在植物科属中的分布情况进行了归纳总结,并对气味腺在传粉过程中和分类学上的意义进行了分析。最后提出只有结合分子实验技术手段,全面综合考虑繁殖生物学和植物化学的分析方法,才能深入理解气味腺的多样性与演化。     

雄性大熊猫对化学信息行为反应的年龄差异

化学通讯对哺乳动物的生存和繁殖起着重要作用。研究了雄性大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)对同伴个体尿液气味行为反应的发育模式。 结果显示，在成年雌性个体的尿液气味刺激下，雄性个体表现显著多的嗅闻行为和嗅闻/舔舐环境行为，但是嘶咬气味刺激物的行为明显减少。在雌性个体的尿液气味刺激下，不同年龄段的雄性个体行为表现不同，成年雄性个体表现较亚成年和幼年个体显著多的舔舐行为。此外，成年个体和亚成年个体均表现较多的嗅闻/舔舐环境行为，而幼年个体则无该行为表现。幼年个体较成年和亚成年个体表现显著多的气味涂抹行为，而且嘶咬气味刺激物的时间较亚成年个体显著多。幼年个体和亚成年个体对雌性和雄性个体尿液气味刺激的行为反应不存在显著差异。研究结果表明，雄性大熊猫对同种个体尿液中化学信息的行为反应呈现出年龄差异。     

昆虫气味认知的嗅觉神经结构及分子机制

大多数昆虫主要通过气味认知感知外界环境的变化,维持生命活动。探究昆虫气味认知的嗅觉系统神经结构及分子机制,对于完善气味认知神经生物学理论及利用其原理进行仿生学研究等有重要的科学意义。近年,关于昆虫气味认知科学研究有了很大的进展。本文从昆虫神经生物学的视角详细综述了近年关于昆虫气味认知的嗅觉神经结构、分子机制及气味信号的神经传导途径等方面的基本理论及最新研究成果。综述结果显示:昆虫对气味的认知是通过嗅觉神经系统的触角感器、触角叶(AL)、蕈形体(MB)等脑内多层信号处理神经结构来实现的。当外界气味分子进入触角感器内后,由感器内特定的气味识别蛋白(OBP)将气味分子运载到达嗅觉感受神经元(ORN)树突膜上的受体位点,气味分子与表达特定气味的受体(OR)结合产生电信号,并以动作电位的形式通过ORN的轴突传到脑内的触角叶。在触角叶经过嗅觉纤维球对气味信息选择性加工处理,再由投射神经元(PNs)将初步的识别和分类的气味信息传到蕈形体和外侧角(LH)等神经中枢,实现对气味的识别和认知。虽然,近年昆虫气味认知神经生物学的研究有了很大的进步,但是,我们认为目前的研究成果还不能完全阐明昆虫气味认知的神经机制,还有很多问题,例如,触角叶上众多的嗅觉纤维球是如何对嗅觉感受神经元传入的气味信息进行编码处理的?等有待进一步深入研究。为了搞清这些疑难问题,我们认为需要提高现有的实验技术水平,加强电生理学和分子神经生物学相结合的实验研究,从分子水平探究气味认知的神经机制可能是未来研究的热点。