Dopaminergic pathways and its effects on honeybee behaviors

蜜蜂复杂的社会行为受到了研究者的广泛关注,了解蜜蜂的学习、记忆、导航、信息传递等行为的神经分子基础,可对探索人类自身的脑科学和复杂社会行为的分子基础提供比较研究信息.本文综述了多巴胺的作用机制及其在蜜蜂行为中的作用,详细介绍了蜜蜂脑部的多巴胺受体,总结了蜜蜂脑部多巴胺水平的影响因子等,最后对进一步研究多巴胺神经通路对蜜蜂行为的作用及机制的前景做一展望.     

蜜蜂采集及其信息传递的行为机制研究进展

蜜蜂的采集行为是蜜蜂众多社会行为中一种较复杂的行为,涉及信息评估、信息传递、学习记忆及能量代谢等不同的行为过程。研究蜜蜂采集及信息交流系统的分子机制,不仅利于蜜蜂的理论研究和蜂产业的发展,还为人类语言及信息交流系统的研究提供借鉴。本文从行为、感觉基础及分子机制等不同研究层面,综述了近年来对蜜蜂采集及信息传递行为的研究进展,并提出了研究设想,以期为深入研究蜜蜂的采集行为及其信息传递行为的分子机制提供参考。     

不同行为表现的蜜蜂脑部多巴胺及其受体基因的检测分析

【目的】对不同行为表现的意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂脑部多巴胺及其受体基因进行检测。【方法】从蜜蜂观察箱中采集不同行为表现的工蜂,解剖其脑部,用高效液相色谱-电化学检测器和实时荧光PCR仪分别检测多巴胺含量和受体基因相对表达量,并进行计算分析研究。【结果】建立了不同行为表现的蜜蜂脑部多巴胺及受体基因的研究方法。意大利蜜蜂哺育蜂脑部的多巴胺含量与新出房工蜂、采集蜂、休息状态下的工蜂存在显著差异。多巴胺受体1基因及多巴胺转运体基因在哺育蜂脑部处于高表达状态,4种不同分工的意大利蜜蜂脑部多巴胺受体2基因、受体3基因相对表达量差异不显著。【结论】多巴胺与蜜蜂不同行为表现密切相关,多巴胺受体1基因与转运体基因可能参与蜜蜂哺育行为。     

ame-let-7调节蜜蜂劳动分工行为的研究进展

意大利蜜蜂是典型的社会性昆虫,存在与年龄相关的劳动分工行为,一直是人类研究动物行为的最佳模式生物。蜜蜂行为可塑性是劳动分工的重要特点,与其自身脑部神经结构变化、脑部基因表达变化及体内激素水平等有关。miRNAs与靶基因特异性结合,发挥多种生物调节功能。miR-let-7介导靶基因在动物发育及病理方面的研究较深,但对动物行为可塑性的调控机理尚未明确。本文就ame-let-7影响蜜蜂哺育蜂与采集蜂的劳动分工行为研究进行总结,主要从ame-let-7的表达模式、其对蜜蜂行为可塑性调节作用、对蜜蜂糖反应及学习记忆能力的影响及其相关靶基因的研究等方面进行归纳,为深入研究ame-let-7对蜜蜂行为可塑性的调控机制提供理论依据。     

多巴胺调节海马神经元可塑性的研究进展

多巴胺是脑内重要的信息传递物质,不仅可以作为递质释放到前额叶、伏隔核等脑区,直接进行信息传递,也可以作为调质调节其它突触递质的传递,并影响神经元可塑性。海马参与构成边缘系统,受多巴胺能神经支配,执行着有关学习记忆以及空间定位的功能。海马神经元的可塑性是学习记忆的细胞分子基础。研究表明,多巴胺对海马神经元的突触可塑性和兴奋性可塑性都具有重要的调节作用。本文扼要综述多巴胺对海马神经元突触可塑性和兴奋性可塑性的调节机制的研究进展,以期为DA系统参与海马区学习记忆功能的研究提供新思路,更深入地了解学习记忆的神经机制。     

蜜蜂microRNA的研究进展

MicroRNA (miRNA)是一类长度为18~24 nt的内源性非编码小RNA分子,它能通过与靶标mRNA 分子互补结合抑制蛋白质翻译或导致 mRNA 降解,从而调控靶基因表达。蜜蜂是重要的社会性经济昆虫,一直是国际上热门的研究对象。迄今为止,通过各种生物技术在蜜蜂中发现已鉴定注册的miRNA共有218个,对蜜蜂miRNA的研究表明其在蜜蜂的胚胎发育、级型分化、劳动分工和免疫防御等方面可能具有重要的调控作用。本文就miRNA对蜜蜂蜂王和工蜂级型分化、哺育蜂和采集蜂劳动分工、舞蹈行为、脑部神经功能及免疫防御等方面调控作用的最新研究进展进行了综述,以期为进一步研究miRNA提供借鉴和参考。     

蜜蜂抗狄斯瓦螨机制的研究进展

狄斯瓦螨Varroa destructor已蔓延至世界各地,给养蜂生产带来巨大挑战,被认为是世界养蜂业的主要威胁。因此,抗螨机制的研究和抗螨蜂种的培育显得尤为重要,而掌握蜜蜂的抗螨机制则是成功培育抗螨蜂种的前提条件。本文从行为、生理及分子机制等多个不同角度对国内外蜜蜂抗狄斯瓦螨机制研究的最新进展进行了详细的阐述。尤其是从分子水平研究蜜蜂的抗螨机制对选育抗螨蜂种具有重要意义,将为利用分子遗传辅助标记筛选方法和先进的生物工程技术并结合传统的育种手段成功培育出具有抗螨性能的优良蜜蜂品系奠定基础。     

蚤蝇的昼夜活动节律及睡眠行为研究

蚤蝇是重要的法医昆虫,同时是实验室中遗传、发育和生物测定等研究的重要对象。然而,蚤蝇的昼夜活动节律和睡眠行为及其在脑部的神经网络目前还不清晰。本文通过捕获本地蚤蝇并对其进行分子鉴定,研究了蚤蝇的昼夜活动节律和睡眠行为,同时表征了蚤蝇脑部核心钟神经元和多巴胺神经元。结果表明:蚤蝇在12h光照∶12h黑暗(12L∶12D)条件下不存在对开灯前或关灯前的活动预期,其双峰活动模式是对开关灯的光反应行为。在全黑暗(DD)条件下蚤蝇内源活动周期接近24h。黑腹果蝇神经肽PDF抗体免疫显示蚤蝇脑部核心钟神经元4~5个,不像黑腹果蝇一样存在明显的神经轴突。在睡眠行为上,蚤蝇雄虫和雌虫在整体活动强度、睡眠节律模式、总睡眠上均没有明显差异。相反,雄虫总睡眠次数和晚上睡眠次数低于雌虫,而总睡眠持续时间、晚上睡眠持续时间、总入睡时间和晚上入睡时间高于雌虫。此外,影响睡眠的重要多巴胺神经元在蚤蝇脑部的分布与黑腹果蝇类似。     

多巴胺能神经系统对睡眠-觉醒和认知的调控作用

人的精神活动高级而又复杂,至今仍是未解之谜。目前研究认为多巴胺作为脑内重要神经递质,参与调节人的精神活动和运动功能,尤其在睡眠的主动性神经调节过程,以及学习记忆等认知功能的神经环路中,多巴胺都发挥着不可替代的作用。本文将通过对多巴胺神经系统,睡眠,认知功能的概述,以及通过对多巴胺神经系统与睡眠-觉醒系统和认知功能的解剖学联系的简述,结合多巴胺神经元、多巴胺受体及多巴胺转运体等不同角度分别阐述其对睡眠-觉醒和认知功能的调控作用,以期揭开人类精神活动的产生机制的一层面纱,以及对多巴胺药物对神经退行性变疾病的治疗靶点提供一定的理论支持。     

多巴胺神经元的胞体树突释放

多巴胺(Dopamine,DA)是脑内重要的调质,参与大脑活动的各个方面。多巴胺系统的异常与多种神经精神疾病密切相关。多年来的研究使我们对于多巴胺所参与的生理过程和作用方式已经有了相当的了解。然而,多巴胺在细胞和分子水平上的释放过程及其调控机制仍有许多未知领域。本文关注于多巴胺的一种特殊的释放模式,即多巴胺的胞体树突释放,通过回顾多巴胺释放研究的一些经典工作、近来进展和该领域出现的一些新技术,力图使读者对于多巴胺胞体树突释放的分子机制和生物学功能有一个最新的了解。     

The <Emphasis Type="Italic">foraging</Emphasis> gene,behavioral plasticity,and honeybee division of labor

In recent years, the honeybee has emerged as an excellent model for molecular and genetic studies of complex social behaviors. By using the global gene expression methods as well as the candidate gene approach, it is now possible to link the function of genes to social behaviors. In this paper, I discuss the findings about one such gene, foraging, a cGMP-dependent protein kinase. The involvement of this gene in regulating division of labor is discussed on two independent, but not mutually exclusive levels; the possible mechanisms for PKG action in regulating behavioral transitions associated with honeybee division of labor, and its possible involvement in the evolution of division of labor in bees.     

蜜蜂——新兴的模式生物

蜜蜂作为具有重要经济价值和生态价值的社会性昆虫, 在诸如神经生物学和社会生物学等研究领域也具有很高的模型价值。蜜蜂基因组工程为深入认识蜜蜂的生物学特点,进一步发挥其在多个研究领域的模型价值奠定了分子基础。本文基于蜜蜂的生物学特点,介绍了蜜蜂作为模式生物所具备的优势,及其在学习和记忆、劳动分工、级型分化、免疫等热点领域的研究价值。通过总结和展望国内外蜜蜂生物学研究形势,呼吁国内相关各学科开展合作研究。     

蜜蜂大脑的分区与功能

蜜蜂Apis mellifera L.是神经生物学研究的重要模式生物。尽管工蜂脑的体积不足1mm3,包含的神经元数量不到百万,但却拥有丰富的个体和社会行为,甚至还有学习、记忆、认知等高级行为。如此微小的大脑也是通过不同结构分区来实现其丰富复杂的行为。本文对蜜蜂大脑的精细解剖结构以及脑区功能研究进行了综述,为昆虫科学和神经生物学研究提供参考。     

蜜蜂卵巢激活研究进展

蜜蜂Apis作为典型的社会性昆虫,最重要的特征就是生殖劳动分工。卵巢激活是蜜蜂发挥生殖能力的重要影响因素。本文对蜜蜂卵巢激活的影响因素、蜜蜂卵巢激活相关的基因表达及microRNA在蜜蜂卵巢激活过程中的可能作用进行了介绍,为研究蜜蜂级型分化和生殖劳动分工的分子机制提供依据。     

Dopaminergic modulation of arousal in Drosophila

BACKGROUND: Arousal levels in the brain set thresholds for behavior, from simple to complex. The mechanistic underpinnings of the various phenomena comprising arousal, however, are still poorly understood. Drosophila behaviors have been studied that span different levels of arousal, from sleep to visual perception to psychostimulant responses. RESULTS: We have investigated neurobiological mechanisms of arousal in the Drosophila brain by a combined behavioral, genetic, pharmacological, and electrophysiological approach. Administration of methamphetamine (METH) suppresses sleep and promotes active wakefulness, whereas an inhibitor of dopamine synthesis promotes sleep. METH affects courtship behavior by increasing sexual arousal while decreasing successful sexual performance. Electrophysiological recordings from the medial protocerebrum of wild-type flies showed that METH ingestion has rapid and detrimental effects on a brain response associated with perception of visual stimuli. Recordings in genetically manipulated animals show that dopaminergic transmission is required for these responses and that visual-processing deficits caused by attenuated dopaminergic transmission can be rescued by METH. CONCLUSIONS: We show that changes in dopamine levels differentially affect arousal for behaviors of varying complexity. Complex behaviors, such as visual perception, degenerate when dopamine levels are either too high or too low, in accordance with the inverted-U hypothesis of dopamine action in the mammalian brain. Simpler behaviors, such as sleep and locomotion, show graded responses that follow changes in dopamine level.     

An investigation of the role of dopamine in the antennal lobes of the honeybee,Apis mellifera

Summary The effects of dopamine applied to the antennal lobes of the honeybee are investigated using the proboscis conditioning paradigm (Kuwabara 1957). The percentage of bees responding to a conditioned olfactory stimulus after a single conditioning trial is reduced significantly by the application of dopamine (10^–6 M) to the antennal lobes of the bee brain. Reduction in response levels is significantly smaller in bees conditioned to the olfactory stimulus in multiple conditioning trials prior to treatment with dopamine. The effects of dopamine on the percentage of bees responding to a conditioned olfactory stimulus are blocked by the butyrophenone, haloperidol (10^–5 M). The possible role of dopaminergic interneurones in the antennal lobes of the bee brain is discussed.     

Queen pheromone modulates the expression of epigenetic modifier genes in the brain of honeybee workers

Pheromones are used by many insects to mediate social interactions. In the highly eusocial honeybee (Apis mellifera), queen mandibular pheromone (QMP) is involved in the regulation of the reproductive and other behaviour of workers. The molecular mechanisms by which QMP acts are largely unknown. Here, we investigate how genes responsible for epigenetic modifications to DNA, RNA and histones respond to the presence of QMP in the environment. We show that several of these genes are upregulated in the honeybee brain when workers are exposed to artificial QMP. We propose that pheromonal communication systems, such as those used by social insects, evolved to respond to environmental signals by making use of existing epigenomic machineries.     

蜜蜂嗅觉相关蛋白的研究进展

蜜蜂是一类营社会性生活的昆虫,蜂群中的蜂王、工蜂和雄蜂相互依存,各司其职,共同维持着群体严密有序的生活。其中,嗅觉系统在它们的生存和繁衍过程中起到重要的作用。昆虫对气味物质的感受过程是非常复杂的,需要有多种蛋白的参与。研究蜜蜂的化学感受机制可以帮助我们更深入地了解蜜蜂特有的行为及生物学特性。本文重点综述了与蜜蜂嗅觉相关的3种蛋白质的生化特性、分子结构、基因表达及其生理功能等方面的研究进展,以期为今后开展相关研究工作提供理论参考。