蛾类昆虫性信息素生物合成的研究进展

综述了各种不同化学结构类型的蛾类雌性信息素生物合成途径。此外还叙述了特定比例的性信息素成分在雌蛾体内产生的机理以及某些蛾类中信息素生物合成酶类与物种进化间的关系。     

蛾类性信息素受体研究进展

蛾类昆虫的性信息素受体(pheromone receptor, PR)是雄蛾识别雌蛾性腺挥发的性信息素组分的核心元件,它决定了雄蛾识别性信息素的嗅觉受体神经元(olfactory receptor neuron, ORN)的选择性和特异性。从烟芽夜蛾Heliothis virescens中鉴定了第一个蛾类的PR基因以来,随着高通量测序技术的发展,结合同源比对分析,已有超过60种蛾类的PR基因得到了鉴定。与普通气味受体(odorant receptor, OR)基因不同,蛾类PR基因在进化上比较保守,在系统发育树中聚集在同一分支,形成了所谓的传统的PR亚家族。表达谱和原位杂交分析表明PR基因主要在雄蛾触角中特异或偏好表达,在测定过的蛾类中PR主要限定在雄蛾触角长毛形感器中表达。近年来,通过体外表达、转基因果蝇Drosophila及其他方法已经对其中30余种蛾类的PR基因进行了功能研究。随着越来越多蛾类的PR基因得到鉴定和功能得到研究,研究人员发现了蛾类昆虫中位于传统PR分支以外的PR分支,这些PR同样能识别蛾类的性信息素成分,使我们对不同蛾类PR的进化关系及其与物种分化的关系有了新的认识...     

蛾类昆虫性信息素受体及其作用机理

蛾类昆虫性信息素受体首先从烟芽夜蛾Heliothis virescens和家蚕Bombyx mori中鉴定出来, 到目前为止已经克隆得到了19种蛾类昆虫的几十种性信息素受体基因, 并且这些基因在系统发育树中聚成一个亚群。性信息素受体从蛾类蛹期开始表达, 主要表达在雄性触角的毛形感器中, 少部分受体在雌性触角、 雄性触角其他感器以及身体其他部位中也有表达。大部分蛾类性信息素受体的配体并不是单一的, 而是能够对多种性信息素组分有反应, 部分性信息素受体还能够识别性信息素以外的其他物质, 还有一部分性信息素受体的识别配体目前尚不清楚。另外发现在雌性蛾类触角中也存在一些嗅觉受体能够识别雄性分泌的性信息素。在蛾类性信息素受体与性信息素识别的过程中, 性信息素结合蛋白不仅能够特异性地运送配体到嗅觉神经元树状突上, 还能够提高性信息素与性信息素受体之间的结合效率。另外, OrCo类受体与性信息素受体共表达在嗅觉神经元中, 在蛾类性信息素受体与配体的识别过程中扮演了重要角色。但是蛾类信息素对神经元刺激的终止并非由性信息素受体控制, 而是由细胞中的气味降解酶等其他因子调控。蛾类性信息素受体研究中还有很多疑问需要解答, 其过程可能比我们想象的更为复杂。     

蛾类昆虫性信息素通讯系统的遗传与进化

性信息素通讯是普遍而又古老的化学通讯的一种形式。多数鳞翅目蛾类依靠高度种特异性的性信息素通讯寻找配偶以及实现种间生殖隔离。种特异性信息素通讯系统的遗传与进化过程往往是物种形成的组成部分。虽然现在还没有直接证据表明性信息素通讯系统分化可以促使新物种的形成,但是关于性信息素通讯系统的多态性、遗传变异以及遗传机制的研究表明性信息素信号容易发生漂变,而性信息素的接受系统可以适应漂变的性信息素信号。本文对蛾类性信息素通讯系统的遗传与进化的研究进展作了评述,并对性信息素通讯系统进化与物种形成之间的关系进行了讨论。     

蛾类性信息素生物合成途径及其调控

蛾类通过产生和识别物种特异性性信息素来引发后续交配行为,因此它在两性交配行为中至关重要.它们具有不同碳链长度、末端官能团、不同双键位置和构型等化学结构特征,本文详细讨论了不同蛾类性信息素的合成途径以及催化每一步反应的相关酶系,列举了15种夜蛾科不同亚科常见物种的性信息素组分及其比例,总结了产生特定比例性信息素的可能原因,查阅了夜蛾科不同物种已经鉴别的性信息素,并按照不同亚科、不同官能团和碳链长度对其进行分类,归纳了同一物种及其亲缘物种性信息素组分和比例的变异,总结了产生变异的分子机理,讨论了性信息素变异和物种进化的关系.最后以生物合成激活神经肽(PBAN)为主, 介绍了其调控途径和机制.本文旨在以不同的蛾类性信息素合成途径为线索,从共有合成途径出发深入了解其规律和共性,从特异合成途径出发探究物种间的进化和变异,展望未来的研究方向及其应用.     

蛾类昆虫雄性信息素及其功能

昆虫性信息素是两性通讯系统的基础,其中雄性信息素的研究相对较少。本文综述了蛾类昆虫雄性信息素的研究进展。迄今已鉴定出40余种蛾类昆虫的雄性信息素,其行为学功能主要有对雌性的引诱和激欲、对同种雄性的抑制及种间隔离等。     

植物挥发物对蛾类昆虫性信息素的影响

在植物与昆虫的协同进化过程中,植物挥发物与昆虫性信息素的相互关系一直以来被认为是物种间的重要通信系统。这种相互关系表现为植物挥发物对昆虫生理和行为的影响上,影响昆虫性信息素的合成和昆虫对性信息素的行为反应。本文针对植物挥发物对蛾类昆虫性信息素的影响进行了综述。评述了寄主植物挥发物对蛾类昆虫性信息素或前体的合成及性信息素的产生与释放的影响,总结了寄主植物和非寄主植物挥发物对蛾类昆虫的求偶行为的调控作用及对蛾类昆虫性信息素的增效或抑制作用阐述了植物挥发物影响蛾类昆虫对性信息素行为反应的机理,并且讨论了目前存在的问题。     

昆虫性信息素研究进展

一、什么是昆虫性信息素性信息素(sexpheromone)是由一种昆虫产生和释放出来,引诱或激起同种异性昆虫交配的化学物质。昆虫性信息素按其作用方式可分为两种:一种是挥发性性信息素,有远距离的引诱效果,它广泛存在于鳞翅目昆虫及其它种类的昆虫中;另一种是非挥发性性信息素,须由接受的一性与释放的一性接触才能起作用,称之为性识     

木蠹蛾性信息素研究的进展

综述了木蠹蛾性信息素研究及在综合防治措施中应用的最新进展,重点评述了木蠹蛾性信息素的结构鉴定与化学结构。至今有4种木蠹蛾的性信息素被鉴定,另外还筛选出2种木蠹蛾的性诱剂。在我国,对木蠹蛾的防治,应采取化学防治、生物防治及使用人工合成性信息素或性诱剂诱捕法和迷向法综合防治措施。     

蛾类昆虫混合型性信息素研究进展

蛾类昆虫的种群繁衍离不开复杂的性信息素通讯系统,对蛾类性信息素化学结构的研究可以应用于害虫的种群监测和绿色防控。蛾类昆虫性信息素的多样性体现在组分的化学结构及不同组成,而性信息素组分根据化学结构又可以分为0型、Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。一般而言,一种昆虫的性信息素组分只属于其中的一种类型。然而,近年来的研究显示越来越多的昆虫的性信息素组分属于混合型。因此,本文围绕使用混合型性信息素的昆虫,主要从性信息素的组成、分布、鉴定方法及行为功能等方面展开叙述,为深入认识蛾类昆虫丰富的性信息素通讯系统提供参考。     

A genetic analysis of some components of reproductive isolation between two closely related species,Spodoptera latifascia (Walker) and S. descoinsi (Lalanne-Cassou and Silvain) (Lepidoptera: Noctuidae)

The two closely related noctuid moths Spodoptera latifascia and S. descoinsi have been found in sympatry in some parts of French Guiana. They differ by i) ecological preferences, ii) some anatomical features of the genital tract, iii) the relative amounts of the two main components of the female pheromonal blend, and iv) the temporal pattern of sexual behaviour. Viable and fertile interspecific hybrids can be obtained in the laboratory, thus permitting a genetic study of some of these traits. The anatomical differences cause perturbations in mating efficiency. Experimental results show that these differences are hereditarily transmitted, but their exact mode of inheritance remains unknown. The timing of initiation of female calling activity is very likely to be under polygenic control. Conclusive evidence showed that a pair of major autosomal alleles determined the pheromone composition. Moreover, some of the data suggest that the descoinsi allele would become lethal in certain mosaic latifascia/descoinsi genomic environments. The ecological factor is likely to be the major component of reproductive isolation between the two species in natural conditions. However in contact zones, the differences in pheromone composition and in timing of sexual activity are probably involved in preventing interspecific hybridization. Two speciation scenarios are proposed, both sympatric. In one of them, the primary event would be a fragmentation of the tropical forest followed by disruptive selection associated with habitat diversification. In the other, the speciation process might have been initiated by the occurrence of mutations acting on the pheromone mediated mate recognition system.     

实夜蛾属和铃夜蛾属昆虫性信息素通讯系统的研究进展

实夜蛾属Heliothis和铃夜蛾属Helicoverpa昆虫的性信息素通讯系统主要包括雌蛾的性信息素合成和雄蛾对性信息素接收两个方面,每方面都有分子、细胞、系统水平上进行协同作用的生物过程。性信息素生物合成激活肽（PBAN）与其受体作用,启动信号转导系统,从而激活合成性信息素的酶系统来合成性信息素,利用化学和生物测定的方法鉴定出具有诱蛾活性的性信息素腺体组分及行为功能;性信息素分子与性信息素结合蛋白（PBP）的复合体同受体相互作用,启动信号转导系统,诱导产生神经信号,从而引起一系列性行为反应。这些生物过程受到各种内部和外部因素的影响。     

Evidence for both humoral and neural regulation of sex pheromone biosynthesis in Spodoptera littoralis

Selected tissues presumably involved in the control of sex pheromone production were analyzed by ELISA for the presence of PBAN-like immunoreactivity (PBAN-IR) in Spodoptera littoralis. The temporal distribution pattern of PBAN-IR in the hemolymph is similar to that of pheromone production in the gland. On the other hand, analysis of the retrocerebral complex, brain-subesophageal ganglion complex, and terminal abdominal ganglion (TAG) revealed similar PBAN-IR levels in both photophase and scotophase periods. Pheromonotropic activity exhibited by both hemolymph and TAG, as determined by a modified in vitro bioassay, agrees with the results of the immunochemical analyses. Severing the ventral nerve cord anterior to the TAG impaired normal sex pheromone production by second-scotophase females. These results are discussed in the context of how sex pheromone biosynthesis is regulated by PBAN in S. littoralis. © 1996 Wiley-Liss, Inc.     

蚜虫性信息素

蚜虫属同翅目蚜总科,是重要的农作物害虫。蚜虫长年行孤雌生殖,在中、高纬度深秋时,产生性蚜,以卵越冬。雌性蚜分泌性信息素荆芥内酯(nepetalactone)和荆芥醇(nepetalactol)。该文综述了蚜虫性信息素的结构与组分、性腺的形态结构、性信息素释放及影响因素;性信息素对雌性母和天敌的引诱作用;性信息素在蚜虫种间隔离中的地位和作用以及蚜虫性信息素在蚜虫防治中的应用前景。     

Chromosome-level genomes of two armyworms,Mythimna separata and Mythimna loreyi,provide insights into the biosynthesis and reception of sex pheromones

Mythimna separata and Mythimna loreyi are global pests of gramineous cereals, heavily controlled with synthetic insecticides. Here, we generated two high-quality chromosome-level genome assemblies for M. separata (688 Mb) and M. loreyi (683 Mb). Our analysis identified Z and W chromosomes, with few genes and abundant transposable elements (TEs) found on the W chromosome. We also observed a recent explosion of long interspersed nuclear elements (LINEs), which contributed to the larger genomes of Mythimna. The two armyworms diverged ~10.5 MYA, with only three chromosomes have intrachromosomal rearrangements. Additionally, we observed a tandem repeat expansion of α-amylase genes in Mythimna, which may promote the digestion of carbohydrates and exacerbate their damage to crops. Furthermore, we inferred the sex pheromone biosynthesis pathway for M. separata, M. loreyi and Spodoptera frugiperda. We discovered that M. loreyi and S. frugiperda synthesized the same major constituents of sex pheromones through different pathways. Specifically, the double bonds in the dominant sex pheromone components of S. frugiperda were generated by Δ9- and Δ11-desaturase, while they were generated by Δ11-desaturase and chain-shortening reactions in M. loreyi. We also identified pheromone receptor (PR) genes and inferred their corresponding components. These findings provide a better understanding of sex pheromone communication and promote the development of a new pest control strategy involving pheromone traps, which are more effective and environmentally friendly than current strategies.     

黄杨绢野螟雌蛾性信息素的鉴定及诱蛾活性

【目的】研究旨在深入探讨中国黄杨绢野Diaphania perspectalis 的雌蛾性信息素组成及诱蛾活性。【方法】利用气质联用仪（GC-MS）对黄杨绢野螟正常型性成熟雌蛾的性腺体提取物和合成标样比较分析,并用反-11-十六碳烯醛(E11-16:Ald) 、顺-11-十六碳烯醛（Z-11-16:Ald）、顺-9-十六碳烯醛（Z-9-16:Ald)、顺-11-十六碳烯醇（Z-11-16:OH)等物质进行触角的电生理测定,最后开展田间诱集比较试验以筛选出最佳性信息素混合物。【结果】Z-11-16:Ald为中国黄杨绢野螟正常型性信息素主要组分,E-11-16:Ald的含量极低,Z-11-16:OH未检测到。正常型雄性黄杨绢野螟触角对Z-11-16:Ald, E-11-16:Ald, Z-9-16:Ald和Z-11-16:OH产生强烈的EAG反应,并随着浓度的提高而显著增加;而对Z-11-16:Ac和E-11-16:Ac的嗅觉反应较弱,低于对植物绿叶气味顺3-己烯乙酸酯（Z-3-6:Ac）的反应。单一Z-1-16:Ald对正常型雄性黄杨绢野螟具有强烈的诱集效果,加入E-11-16:Ald有一定的增效作用,但在统计上则不显著。单一Z-11-16:Ald组分对黑化型雄性黄杨绢野螟无引诱活性,必需加入一定比例的E-11-16:Ald才显示诱蛾活性。Z-11-16:Ald:E-11-16:Ald的比例为250 μg:250 μg时诱集到的黑化型雄性黄杨绢野螟数量最多,而Z-11-16:Ald:E-11-16:Ald的比例为429 μg:71 μg时则诱集到的正常型雄性黄杨绢野螟数量最多。同时,单一Z-11-16:Ald也可引诱大量雄性粘虫Mythimna separata,但E-11-16:Ald抑制其活性。【结论】中国黄杨绢野螟的性信息素主成分是Z-11-16:Ald,单一组分即可在田间强烈引诱雄蛾,E-11-16:Ald的功能只起到微弱的增效作用,但也可能起种的专一性的作用。正常型与黑化型黄杨绢野螟对性信息素的嗅觉反应存在差异,黑化型黄杨绢野螟的性信息素接近日本种,即性信息素组成为Z-11-16:Ald和E-11-16:Ald 的混合物,其比例为1:1,且E-11-16:Ald为必需。