昆虫嗅觉相关蛋白的结构和功能

昆虫在长期进化的过程中形成了复杂的嗅觉系统,气味剂结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)、嗅觉受体(olfactory receptors,ORs)是其最主要的组分.其主要作用是结合外围挥发性的气味分子并将信号传递给细胞内的第二信使.OBPs和ORs的结构、功能、表达、进化是昆虫行为与进化关系的重要研究领域和研究热点.本文主要总结了近年来昆虫OBPs和ORs的结构特点、生理功能、表达特点、遗传进化等方面研究的最新进展,对OBPs和ORs的研究趋势进行了展望,为昆虫嗅觉系统进化研究及寻找害虫防治新途径提供参考信息.     

论昆虫与植物的相互作用和进化的关系

昆虫与植物是陆地生物群落中最为重要的组成部分,二者间的相互作用是多方面的,其中最为重要的是昆虫选择植物作为食物和生长场所、昆虫为植物传授花粉两方面。该文集中讨论这两方面的相互作用有哪些因素与进化有密切的关系。植食性昆虫根据其寄主植物范围,通常分为专食性（寄主范围窄）和广食性（寄主范围广）。从生态关系来看,广食性的取食行为比专食性的更为有利,但实际情况却与此相反,统观植食性昆虫的取食行为,有向专食性演化更为普遍的倾向。专食性发展有利于提高昆虫对寄主植物的选择效率,还可缓和天敌作用所造成的压力。根据昆虫与植物相互作用的特点,目前已提出很多昆虫与植物的进化理论,包括成对的协同进化、弥散的协同进化、群落的协同进化以及顺序进化。在昆虫对寄主植物的选择中,以植物对昆虫的影响较昆虫对植物的影响更为重要,称为顺序进化是适宜的;昆虫为被子植物传授花粉造成互惠共生,其中的进化关系应称为协同进化。     

鳞翅目昆虫内共生菌研究进展

内共生菌(endosymbionts)与其昆虫宿主的共生关系是普遍存在的，它们彼此相互依赖、相互影响、协同进化。近年来，关于昆虫内共生菌的研究多以半翅目(Hemiptera)和双翅目(Diptera)昆虫为主，但数量不断增加的研究表明鳞翅目(Lepidoptera)昆虫与其体内共生菌的互作模式和机制也正在受到越来越多的关注。鳞翅目昆虫种类多，分布广，主要作为植食者、传粉者在生态系统中发挥作用，而其绝大部分幼虫会对农林业生产造成巨大经济损失。鳞翅目昆虫体内共生菌群落多样性相对较低，主要以次生共生菌Wolbachia为主，少数也感染有Spiroplasma，Arsenophonus及Rickettsia。它们常呈严格的母系垂直传播，也会发生一定比例的水平传播，在宿主的生长发育、生殖调控、环境适应、遗传进化方面发挥重要作用。目前一般采用诊断性聚合酶链反应、高通量扩增子测序、宏基因组测序等方法检测内共生菌。但鳞翅目昆虫内共生菌研究领域存在一些难点，包括：大多数内共生菌无法离体培养；丰度较低的内共生菌的生物学功能难以确定。基于鳞翅目昆虫内共生菌的分布及该领域的难点，建议未来的研究重点应放在次生共生菌及其生物学功能上。     

食虫蝙蝠与昆虫之间的相互作用和协同进化关系

食虫蝙蝠与昆虫之间是捕食和被捕食的关系,夜行性昆虫是食虫蝙蝠主要的食物来源。在漫长的协同进化中,蝙蝠施加的捕食压力导致夜行性昆虫一系列特征的进化,其中一部分昆虫进化出能听到蝙蝠的超声波信号并采取逃跑行为或者能通过其它方式躲避蝙蝠,同时昆虫的适应性特征同样影响着蝙蝠的回声定位和捕食策略。本文从蝙蝠捕食昆虫的种类、昆虫对蝙蝠捕食的反应和食虫性蝙蝠对昆虫防卫的适应对策等三个方面对食虫蝙蝠与昆虫之间的相互关系进行了概述。     

用现代分子生物学方法揭示植物与昆虫的相互关系

昆虫与植物之间相互关系的研究由来已久。1 964年Ｅｈｒｌｉｃｈ和Ｒａｖｅｎ提出了协同进化 (ｃｏｅｖｏ ｌｕｔｉｏｎ) [1 ] 的概念后 ,更大大促进了植物与昆虫相互关系的研究。马世骏高度重视这一领域的研究 ,指出协同进化的观点是研究生物进化的方法论的基础之一[2 ] 。钦俊德对昆虫与植物的关系作了系统的论述和总结[3] 。以往研究昆虫与植物之间的相互关系 ,主要依靠分析昆虫的习性与相关植物的外部形态和内含次生物质之间的关系 ,辅以数学手段及计算机工具来进行 ,虽然取得了大量卓有成效的成果 ,但都还未能直接从绝大多数生物的遗传…     

昆虫完全变态发育与其共生微生物之间的相互影响

完全变态昆虫在发育过程中要经过卵、幼虫、蛹和成虫四个阶段,它们在幼虫和成虫阶段形态构造和生活习性明显不同,这一现象被称为适应性解耦,使幼虫和成虫能够更独立地完成不同的任务,各自获得更高的效率,这对完全变态昆虫有巨大的生态和进化意义。然而这种发育方式为完全变态昆虫与微生物建立稳定的共生关系带来了巨大的挑战。它们在变态过程中身体结构的重塑、饮食习惯的改变等使微生物居住的栖息地发生彻底转变,微生物在昆虫宿主个体不同发育阶段和不同个体代际之间的垂直传递也受到了限制。为了高保真地维持稳定的共生关系,部分完全变态昆虫和共生微生物进化出多样的严格垂直传递或者规避完全变态发育的传递方式。也有部分完全变态昆虫趁此机会实现与共生微生物的关系解绑,与新的微生物建立联系,呈现出在不同生命阶段共生微生物的动态变化。此外,昆虫变态发育还直接受到共生微生物的影响,微生物能保护宿主在变态发育中最脆弱的阶段免受病原体感染,为变态发育提供必需的营养物质和促进变态发育的因子。因此,本综述将总结和深入探究昆虫完全变态发育与其共生微生物之间的相互影响。     

昆虫对植物的选择性以及植物化学成分对昆虫的影响

植物与昆虫之间的关系一直被人们作为重要的研究目标。昆虫依靠绿色植物生存,植物通过自身的化学物质影响昆虫的进化方向,两者形成了复杂的协同进化关系。本文阐述了昆虫在定居、产卵、取食过程中运用不同的嗅觉、味觉、触觉刺激标准来选择适宜的寄主或寄主位置的方法,以及植物体内的化学成分对昆虫的营养作用和通过毒杀、拒食、招引天敌寄生蜂等方式抵御昆虫的进攻。     

昆虫的起源和进化

昆虫不仅以众多的物种和庞大的个体数量与现代人类休戚相关,而且昆虫的起源和进化,对整个生物界的发展史也具有深刻的影响。如果没有昆虫,我们很难设想地球上会有这么多美丽芳香的花朵。昆虫与开花植物的协同进化,使这两     

浅谈"协同进化"

“协同进化”(Coevolution)一词是 196 4年 Ehrhich和 Raven在《Evolution》(进化 )杂志上正式首次提出 ,用以阐述昆虫与植物 (蝴蝶及其采食植物之间 )进化历程中的相互关系。现已广泛用于描述自然界中相互之间有密切关系的物种 (甚至器官 )的进化模式 ,是进化生物学、系统学、生态学乃至发育生物学等学科的一个研究热点。援引《Biology》(Starr主编 ,1994 ,第 2版 )中的定义 ,协同进化是指自然生境中两个或多个物种 ,由于生态上的密切联系 ,其进化历程相互依赖 ,当一个物种进化时 ,物种间的选择压力发生改变 ,其他物种将发生与之相适应…     

鸟类生态能量学的几个基本问题（综述）

生态能量学是在种群和群落水平上寻求能量与进化适合度之间的关系。本文从能量运行的最 适化原理、能量与适合度之间的关系、能量与生活史进化、能量的摄入与需求是如何调节的、能量与有机体结构与功能的联系、能量和觅食理论以及能量分配与性选择等7个方面介绍了鸟类能量学的研究进展,并指出进化的最适化原理是认识能量运行模式的重要理论手段。     

到“蜜蜂王国”中漫游──中国蜜蜂博物馆介绍

在自然界一百余万种昆虫中,蜜蜂可算是一种与人类关系最亲密的昆虫。它所具有的高超的授粉能力不但推动了自然界植物类群的进化和繁盛,也是现代可持续发展农业中应予充分重视和利用的生态因子。蜜蜂浑身都是宝,它的各种产品都是奉献给人类的宝贵的营养保健品和工业原料。更令人对它产生浓厚兴趣的是它在长期进化过程中形成的完美而有趣的“社会性”生物学特性,这已成为生物科学的重要研究内容。1993年,为了迎接第对届国际养蜂大会在北京召开,向世界各国养蜂者提供一个了解中国养蜂业的窗口,中国农业科学院蜜蜂研究所在各级领导和全国…     

研究选萃

植物用“容忍伤害”抵御昆虫进攻有一句谚语说得好——你的敌人最清楚你的弱点。这在共同进化的植物和捕食者之间表现得尤为清楚。当捕食者进化出新的进攻方法,某些植物会用独特的防御策略进行应对,乳草属植物就属于这一类。美国科学家近日研究发现,乳草属植物具有一个新的进化     

昆虫与植物的协同进化:寄主植物-铃夜蛾-寄生蜂相互作用

近数10年内,Ehrlich和Raven于1964年提出的协同进化理论及Jermy于1976年提出的顺序进化理论极大地促进了对昆虫与植物相互作用的研究。文章首先简要介绍有关理论,对植食性昆虫与植物关系研究的若干核心问题进行评述。主要问题包括(1)植食性昆虫如何选择寄主植物?(2)植物次生物质是否作为植物防御昆虫取食的重要屏障?(3)昆虫能否适应植物的化学防御?(4)植食性昆虫寄主范围是否是从广到专演化的?随之,作者结合对铃夜蛾Helicoverpa系统研究取得的结果,对上述问题做了进一步的论证和阐述。最后,在继承协同进化、顺序进化等理论精髓的基础上,根据当今三营养级相互作用领域的研究新进展,提出一个新的假说,即多营养级协同进化假说。该假说肯定植物次生物质在植物防御和昆虫识别寄主植物上的重要作用,同时把其他营养级并列放入交互作用的系统,特别强调第三营养级在昆虫与植物关系演化过程中的参与和寄主转移与昆虫食性专化和广化的联系。     

植物病原-媒介昆虫互作:研究进展与展望

大多数植物病毒及一些植物病原细菌由介体昆虫传播。植物病原与介体昆虫关系的研究有助于找到防控介体传播病原的关键环节,因此植物病原与介体昆虫的互作关系是植物病原传播机理研究中的核心问题。本文概述了国内外在植物病原与介体昆虫互作研究的最新进展,推介了本专辑论文的主要内容,并在此基础上,从生态和进化的角度提出了在植物病原-媒介昆虫互作研究中以下3个值得关注的研究方向:(1)植物病原与介体昆虫互作对生态系统的影响;(2)昆虫介体传播植物病毒的不同方式之间的关联性以及病毒、介体和植物之间的协同进化关系;(3)自然条件下植物病原-媒介昆虫互作的机理。植物病原与媒介昆虫互作的研究,既是生态和进化的理论问题,也和植物病原及其介体昆虫的绿色防控密切相关。     

进化基因组学在昆虫天然免疫研究中的应用前景

整合基因组学和进化论而发展起来的进化基因组学正在逐渐改变传统昆虫学的研究模式。对昆虫天然免疫的研究已不再仅仅依靠实验学方法。3种全基因组序列被破译的模式昆虫(黑腹果蝇、冈比亚按蚊和意大利蜜蜂)将为这些研究引入新的方向。该文将以模式昆虫为代表,简要介绍如何利用进化上的趋同和趋异概念建立一特定昆虫物种的抗微生物肽基因蓝图;以及如何利用基因组数据和进化分析方法鉴定控制昆虫Toll信号通路关键组分Spatzle配体的进化优势位点。     

重金属对昆虫的生态生理效应

本文综述了重金属对昆虫生态生理学研究的最新进展,指出了研究的不足和应着重关注的研究方向。短期重金属暴露对昆虫有急性毒性,而长期暴露有引起昆虫对重金属污染产生适应性进化的风险。重金属对昆虫的毒性依重金属浓度、暴露时间和染毒方式而异,也会通过食物链传递和积累而影响昆虫及其天敌之间的关系。重金属对昆虫的生理毒性包括降低血细胞或血淋巴内的能量物质、引起氧化还原平衡失调、抑制细胞免疫和体液免疫、破坏昆虫细胞或组织的完整性。昆虫对重金属胁迫的生理和生态适应包括对重金属的储存和排出,解毒相关蛋白的诱导,甚至重金属耐性的进化。     

昆虫CYP6家族多样性与进化

了解昆虫CYP6家族的多样性与进化 ,对认识昆虫细胞色素P45 0参与抗药性发生、发展的分子生物学机制具有重要的意义。作者就昆虫CYP6家族多样性的各种表现形式及其形成原因、自然进化史、内部进化关系及进化的分子机制作一综述     

双翅目昆虫传粉研究进展

昆虫传粉不仅在自然生态系统中发挥着十分重要的作用,也和农业生态系统中产量密切相关。众所周知,膜翅目昆虫是最重要的传粉昆虫。双翅目昆虫分布广,物种多,数量大,也是一类十分重要的传粉昆虫,但其传粉作用未受到足够的重视。本文主要综述了双翅目传粉昆虫的主要种类、传粉效力、传粉特征、与植物的协同进化以及双翅目昆虫传粉的生态学意义。据记载双翅目昆虫中至少有71个科涉及虫媒种类,目前有资料显示访花昆虫类群中双翅目约有54 417种,按涉及的种数排序居于昆虫纲传粉昆虫目中第4位。尽管双翅目昆虫单次访问可携带花粉量相对较少(相比于膜翅目),但是较高访问速率及庞大的个体数量,保证了其作为有效传粉者的地位。传粉综合征能够有效揭示植物与传粉者的协同进化关系,尤其是对一些专化传粉现象(如五味子科-瘿蚊系统)和泛化传粉的深入研究,更加深了我们对协同进化的理解。就生态学意义而言,一方面双翅目传粉昆虫是膜翅目传粉昆虫的有益补充,另一方面在一些特殊环境中,双翅目昆虫具有不可替代的作用。当前传粉昆虫(包括双翅目)数量急剧下降,而且双翅目昆虫的传粉价值还利用较少。结合我国当前的研究现状提出了以下未来研究重点:1)加深双翅目传粉效力和适应意义的案例研究以明确双翅目昆虫在传粉体系中的地位;2)加强栖息地格局变化与昆虫多样性的研究以明确栖息地改变对昆虫的影响程度;3)梳理访花和传粉、专化传粉和泛化传粉等关系以更加明确双翅目昆虫在与植物协同进化中的作用;4)逐步深入探讨花粉浪费和花粉竞争以探究传粉策略和植物繁殖策略。这些努力将为双翅目传粉昆虫的知识普及、资源保护与利用研究等方面提供参考。     

高等植物与昆虫的化学防卫

高等植物是当今植物界的霸主，仅绿色开花植物就有近３０万种。昆虫是动物界中种类和数量最多的类群，大多数昆虫以植物为食物。在长期的自然选择过程中，高等植物与昆虫之间建立了非常密切的关系。从进化的角度来看，昆虫与植物是相互影响的，植物影响昆虫的分布和分化，...     

蚂蚁与排泄蜜露的同翅目昆虫的相互作用及其生态学效应

同翅目昆虫多为植食性害虫,但有些种类也是重要的经济昆虫。以蜜露为纽带,蚂蚁与排泄蜜露的同翅目昆虫在漫长的进化过程中逐渐形成了复杂而密切的关系。研究蚂蚁-同翅目昆虫之间的相互作用,有选择的防治或保护某些同翅目昆虫,并控制其在寄主植物上的数量,可提高经济效益。本文介绍蚂蚁与排泄蜜露的同翅目昆虫的相互作用,以及相互作用对节肢动物群落和寄主植物产生的生态学效益,提出研究过程中的不足,并探讨蚂蚁-同翅目昆虫之间的相互作用在生物防治、生物多样性及生态系统功能方面的重要意义,以促进种间关系研究的进一步发展。