时域—频域结合分析法—一种分析果蝇求爱歌的新方法

我们设计了一种时域-频域结合分析法,并用此方法分析了6个种群12种果蝇的求爱歌,发现如果将时域与频域的研究结合起来,对求爱歌进行频谱分析,可以定量地揭示出求爱歌的频域特性及其在时域上的细微变化。我们还对果蝇求爱歌的时域模式进行了初步的探讨,发现它们是在同一基本成分上进行调制而产生的,亲缘关系较近的种具有相近的调制方式。在对杂交后代的求爱歌的频谱分析中,我们还发现频谱上的某些特点是能够遗传的。这一新的研究方法为果蝇的进化遗传学和神经遗传的研究提供了一种新的手段。     

果蝇亚群中六个种的求爱歌的研究：对ipi作用的探究

据认为果蝇求爱歌的脉冲间隔(ipi)在种特异性配偶认识系统(SMRS)中起着重要的作用。果蝇D.takahashii亚群中各物种求爱歌的ipi值和种间亲缘关系的相关性如何?迄今尚未见报道。我们测定了此亚群中能饲养存活的6个种的ipi,并用O’Farrell双向电泳方法及杂交实验研究了它们之间的亲缘关系。在近缘种D.takahashii和D.lutescens之间,D.takahashii和D.paralutea之间,D.lutescens和D.paralutea之间,其求爱歌的ipi值,不论平均数或众数都相差甚远。而D.paralutea和D.prostipennis是2个亲缘关系较远的种,两者不能杂交,但其ipi的平均数在统计学上无差异,众数亦很相近。本实验可导出这样的见解:ipi值在不同果蝇种群或亚群的SMRS中的作用可能并不相同。在D.takahashii亚群中ipi值对于杂交成败似乎不起支配性作用。     

果蝇nasuta亚群求爱歌的种间识别与进化遗传学研究

果蝇ｎａｓｕｔａ亚群由１４个种、亚种和分类群组成,广泛分布于印度－太平洋区域。本文首次记录了ｎａｓｕｔａ亚群种的求爱歌,测量了脉冲歌时域模式的参数：脉冲串间隔（ＩＢＩ）、脉冲间隔（ＩＰＩ）、脉冲串时间长度（ＰＴＬ）、每个脉冲串的脉冲数（ＰＮ）、脉冲时间长度（ＰＬ）、波动周期时间长度（ＣＬ）。采用计算机声谱分析技术,作出求爱歌信号的三维数字功率谱图,进行频率分析。发现Ｄ．ｐｕｌａｕｎａ和Ｔａｘｏｎ－Ｆ不发出求爱歌声信号,视觉在交配中可能起重要作用。对其余种、亚种和分类群的求爱歌分析表明,ｎａｓｕｔａ亚群种的求爱歌分为脉冲歌和正弦歌。对部分种的正反交Ｆ１求爱歌分析表明,脉冲歌时域参数,如ＩＰＩ平均值为Ｘ染色体连锁或常染色体多基因控制,正弦歌频率偏向母方。根据不同种、亚种和分类群脉冲歌的时域模式构建ｎａｓｕｔａ亚群的系统树,对亚群中不同种、亚种和分类群的亲缘关系进行讨论。     

果蝇求偶行为的影响因素及其分子基础

果蝇Drosophila melanogaster Meigen是进行行为遗传学研究的极好材料。果蝇的雄性求偶行为已经被作为行为遗传学研究的模式。文章简要介绍近年来在遗传和分子水平上对果蝇性信息素和求偶行为的研究进展,尤其是突变体在果蝇行为遗传学研究中的应用。通过对果蝇求偶行为的分析,分别介绍果蝇的性信息素及视觉、听觉、嗅觉和味觉相关基因在果蝇求偶和交配行为过程中的作用。     

气味信息素主导雄果蝇间进攻行为

信息素是昆虫分泌以刺激同种昆虫的一种化合物。研究人员最近发现,雄性果蝇是利用气味感觉神经细胞上的一种蛋白质受体来探测潜在对手发出的信息素,该发表在2011年4月在线出版的《自然一神经科学》期刊上,它提供了进一步的证据表明：动物是利用一系列有层次的信息素来指导自己的社会行为。     

用新的计量方法研究黑腹果蝇的求爱歌

对雄果蝇求爱脉冲歌的研究已有多年的历史,但对脉冲间隔的计量方法并不方便。本文介绍我们采用微机终端计时新技术,自动对脉冲进行计数,可在范围更为广泛的数据信息内,对果蝇脉冲歌进行测量统计,对ipi分布中纵数与平均值的关系提出我们的看法,并首次对ipf及npb的分布进行了研究。     

黑腹果蝇野生型和翅形眼色异常突变型的求爱歌的比较研究

黑腹果蝇(D.melanogaster)雄蝇发出的求爱歌系由两个不同的成分——正弦歌和脉冲歌组成。正弦歌在刺激雌蝇发情上可能起着重要的作用,而脉冲歌则关系到种的识别。 在脉冲歌的诸成分中,脉冲间间隔(ipi)特别重要。我们对野生型和突变型SM_1Cy/Pm,SM_1Cy/+和+/Pm进行了研究。虽然突变型有异常的翅形和异常的眼色,但实验结果表明,野生型和上述突变型的ipi平均值是一致的。     

紫外辐射对野生型、黑檀体和黄体果蝇寿命、繁殖力、求爱行为及生化指标的影响

黑色素在紫外辐射（UVR）保护方面有重要作用．所以,不同体色果蝇（Drosophila malenogaster）体内色素和抗氧化能力的差异可能影响它们对UVR的敏感性．实验通过测定遭受UVR处理的野生型（w,灰色）、黑檀体（e,黑色）和黄体果蝇（y,黄色）的寿命、繁殖力和求爱行为,对三品系果蝇的UVR敏感性进行研究．UVR主要通过诱发自由基来对机体造成氧化损伤,所以,本实验通过测定果蝇体内自由基、超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）含量来对果蝇抗氧化能力和氧化损伤状态进行分析．结果发现,w无论是在对照组还是在紫外线处理组均具有最高的寿命和繁殖力;e和y在对照组的寿命和繁殖力差异不显著,但在紫外线处理组e的这两项指标均显著高于y（P〈0．0001）．另外,本实验发现紫外辐射对果蝇的求爱行为也有不利影响．利用电子顺磁共振谱（EPR）对辐射诱发果蝇体内O水平的检测结果显示,5min紫外辐射处理的确可诱使果蝇体内自由基水平升高,且这种变化在y体内尤为明显．对SOD活性的分析发现,紫外辐射处理并不影响果蝇体内的SOD活性,因此我们将对照组与紫外线处理组的数据合并,结果发现w体内SOD活性最高,且与y的差异达显著（P〈0．05）;e和y体内SOD活性无显著差异（P〉0．05）．对MDA分析的结果显示,随UVR辐射时间的延长,果蝇体内MDA含量显著升高（P=0．0495）．以上结果说明,紫外辐射对果蝇寿命、繁殖力以及求爱行为方面的不利影响可能与其诱发的自由基氧化损伤有关．实验发现w对紫外辐射的抵抗力最强,这可能与其在自然条件下具有明显高的寿命、繁殖力有关,而且w体内高水平的SOD也可能是一个原因．与e相比,y对UVR更敏感．但作为体内重要抗氧化酶之一的SOD,并不能对现在的结果做出解释．本研究推测e和y表     

果蝇在抉择过程中的行为修饰

在视觉操作条件化中, 果蝇具有惟一的行为输出——偏转扭矩, 扭矩输出参与了条件化的形成. 通过发展新的分析方法, 分析了果蝇在条件化过程中的扭矩分布模式. 果蝇扭矩分布模式的修饰过程反映了操作条件化对果蝇行为模式的影响. 先前的研究表明, 在果蝇的视觉操作条件化中, 面对矛盾的视觉线索时, 果蝇将依据不同线索的相对权重作出类似抉择的行为; 研究还表明, 果蝇脑内的蘑菇体结构在这种抉择中起重要作用. 通过对果蝇在这种类抉择行为中的扭矩输出进行“扭矩-位置分布”分析, 研究了在果蝇抉择过程中的行为模式的修饰过程. 利用这种扭矩分析方法, 得以从揭示果蝇行为模式的角度对果蝇操作式视觉联想式学习及抉择行为进行研究. 在对果蝇操作条件化中的视觉联想式学习过程、抉择过程以及行为模式修饰过程进行分析的同时, 也讨论了它们所涉及的可能不同的神经基础.     

果蝇的分子行为

雄果蝇可通过展翅和振翅而演奏出求偶歌曲。这种歌曲的某些参数例如声音脉冲间隔的长度具有物种特异性,雌果蝇只能识别与其相同物种的求偶歌曲。可影响雄果蝇求偶歌曲节律的基因座存于X染色体的时钟(per)基因。最近,美国勃兰台斯大学生物系的惠勒等通过实验表明,若将per基因座的片段从这种雄果蝇转移到另一种雄果蝇,则受体雄果蝇便可改变其求偶歌曲     

食鱼蝙蝠形态和行为特化研究

总结了食鱼蝙蝠种类、分布 ,及其形态结构、回声定位功能和捕食行为的研究成果。比较食鱼蝙蝠与近水面“拖网式”食虫蝙蝠在形态、回声定位信号及捕食行为方面的异、同 ,推测食鱼蝙蝠起源于“拖网式”食虫蝙蝠类 ;体形和回声定位信号的几种特异性是捕食行为进化压力 ,而环境是决定因素。     

果蝇脑内多巴胺水平过高诱发雄性果蝇之间的“同性之恋”

求偶行为对于动物物种的繁衍和其对环境的适应都是非常重要的。果蝇的求偶行为是一个复杂的过程,它包括六个步骤：雄蝇转向雌蝇,拍打,唱求偶歌,舔雌蝇尾端,试图交尾和交尾成功。虽然求偶行为通常发生在异性之间,但某些基因的突变和异位表达可以诱发雄性果蝇间的求偶行为。     

习得性无助行为研究进展

近年来,习得性无助行为(learned helplessness)作为抑郁症的动物模型之一,得到越来越广泛并深入的研究.通过利用多种动物模型,包括狗、啮齿类和果蝇等建立的行为范式,对习得性无助的行为表现和神经回路等方面的理解也更加深入和全面.本文通过回顾习得性无助行为的发现,总结了其在啮齿类动物模型和果蝇模型中的研究成果,并对未来的研究方向进行了展望,便于读者把握相关领域的全貌.     

控制昆虫行为的生态活性物质的研究方法(Ⅱ)——生物测定法

在生态活性物质收集、抽提、纯化、结构鉴定以及合成过程中,生物测定是不可缺少的手段。生物测定前,首先要观察生物体在感受到其它个体释放的物质时,出现怎样的行为。特别是在出现一些定型的行为时,就可根据定型的行为作指标不断地进行跟踪测定,就有可能找到具有特异性的生态活性物质。下面以性信息素为中心介绍其生物测定法。现在常用的生物测定法大致可分二类三种。一类是给予生态活性物质后,直接观察昆     

植物源挥发物对昆虫信息素的增效作用及其增效机制

植物源挥发物和昆虫信息素是昆虫的重要信息物质,二者协同作用以调节昆虫的行为.通过增加触角电位、信息素接收神经元动作电位和脉冲频率,特异性植物源挥发物能显著增强昆虫性信息素和聚集信息素的引诱力.这种对昆虫信息素的增效作用受昆虫体内的章鱼胺及其受体介导.特异性植物源挥发物和章鱼胺受体结合,降低性信息素接收神经元对性信息素的反应阈值,增强性信息素接收神经元敏感性.这可能是植物源挥发物对昆虫信息素具有增效作用的主要机制.     

东西方蜜蜂亲缘行为关系研究取得新进展

东方蜜蜂和西方蜜蜂是2个不同的种,二者的亲缘关系很近,但是二者的蜂王和幼虫均具有不同的遗传物质和气味信息素,蜜蜂的气味信息素对蜜蜂的社会行为和行为方式起到非常重要的作用。建立东方蜜蜂和西方蜜蜂的混合饲养蜂群,为研究东方蜜蜂和西方蜜蜂这2个近缘物种间的相互关系提供了一个很好的模式。近日,中国科学院西双版纳热带植物园协同进化组的高级访问学者谭垦教授等,通过测试和分析东方蜜蜂蜂王和西方蜜蜂蜂王的蜂王信息素主要成分的组成和差异,研究蜂王在混合饲养蜂群内对异种工蜂卵巢发育的抑制作用,并探讨了当混合蜂群失去蜂王后,2种工蜂对异种蜜蜂卵和幼虫气味的识别和反应机制。     

模拟昆虫视觉-行为抉择的强化学习模型

视觉信息用于行为抉择的过程是一个极其复杂的脑信息处理过程,昆虫或动物对外界环境的学习是以价值来控制的,并可影响其行为抉择,研究这一过程对揭示人类自身脑运行机制有重要意义.文章在郭爱克研究小组果蝇实验提供的生物依据基础上,提出了一种模拟果蝇视觉-行为抉择的神经网络模型.该模型引入了价值和基于价值的强化学习算法,应用于输入视觉图像的强化学习,以此建立果蝇脑内多巴胺和蘑菇体对于抉择判断的价值体系.模拟的结果表明,该模型可以模拟果蝇视觉信息的学习和行为抉择过程,其结果与生物实验相符,同时也为机器人视觉信息控制行为抉择的应用提供了基础.     

果蝇产卵行为的偏好和可塑性实验模型

我们用经典的Sherrington模型构建了一个以食物环境为输入,果蝇产卵行为为输出的神经行为学模型,并且对这个模型的敏感性以及可塑性进行了探索性研究．通过给果蝇提供不同的食物成分和浓度,我们发现,果蝇在不同浓度的食物上产卵量有明显偏好差异,并表现出很好的敏感性和稳定性．而当阻断了果蝇的嗅觉感受神经元后,产卵的浓度偏好受到了影响．另一方面,我们用经典条件化的学习方式对果蝇的产卵行为进行训练后,发现果蝇也可以学会将光照条件和产卵行为偶联起来．这也证明了这个模型具有很好的可塑性．这个模型将为今后进一步研究果蝇食物偏好、产卵行为、条件化学习等的神经和分子机制奠定良好的基础．     

综述: 习得性无助行为研究进展

近年来,习得性无助行为(learned helplessness)作为抑郁症的动物模型之一,得到越来越广泛并深入的研究.通过利用多种动物模型,包括狗、啮齿类和果蝇等建立的行为范式,对习得性无助的行为表现和神经回路等方面的理解也更加深入和全面.本文通过回顾习得性无助行为的发现,总结了其在啮齿类动物模型和果蝇模型中的研究成果,并对未来的研究方向进行了展望,便于读者把握相关领域的全貌.     

行为生态学（二十五）：动物的信号（2）

2.鱼类的嗅觉通讯许多鱼类的配对行为和社群行为都是由信息素来控制的。通常雌鱼排卵后就会从卵巢中释放出一种信息素(存在于卵巢液中),这种化学物质可激发雄鱼的求偶行为。试验证实,雄性的金鱼(Carassius auratus)单凭嗅觉就能辨识出未排卵和已排卵的雌鱼。