昆虫定向机制研究进展

许多昆虫具有定向运动的行为。对部分社会性昆虫和迁飞性昆虫定向行为的大量研究已经初步阐明太阳、地磁场、天体、风及地面标志物等都可能成为昆虫返巢和迁飞定向的线索。社会性昆虫具有对不同定向线索进行整合而实现精确导航的能力。日间迁飞性昆虫利用时间补偿太阳罗盘进行定向的机制亦已明确,但夜间迁飞昆虫的定向机制尚需深入研究。迁飞性害虫定向机制的明确将有助于判断害虫迁飞路径及降落区域,为迁飞害虫的准确预测提供科学依据。本文对昆虫的定向机制研究进展进行了综述。     

术中精准医学诊疗方法——光学分子影像手术导航技术

<正>随着医学影像技术的发展,光学分子影像手术导航技术作为一种新兴的医学影像方法,可以辅助医生在实施肿瘤切除的过程中,精确定位肿瘤的边界。临床实验表明,该方法能够为医生实施精准手术提供强大的帮助,并提高患者的术后生存率。文章主要综述了目前光学分子影像手术导航系统的进展,以期为临床精准医学手术治疗提供一种有效的方法。     

昆虫单个感觉器记录技术研究进展

单感器记录技术是一种昆虫细胞外电生理技术,可以测量昆虫单个感受器对刺激物的电生理反应。该技术有助于探明昆虫嗅觉和味觉感受器对不同信息化合物的电生理响应机制,将单感器记录技术与其他技术相结合,不仅可以阐明昆虫嗅觉反应的分子机制,还可以研制昆虫行为调节剂、检测挥发性有机化合物的生物传感器。本文介绍了单感器记录仪的结构和昆虫单感器记录的原理,并对单感器记录技术在昆虫学研究方面的应用进行了综述,以期为探明昆虫感受化学信息物质的机理和应用提供依据。     

介绍几种昆虫分布型理论公式的计算

昆虫在田间的分布型系代表该种昆虫在一定环境内的空间分布结构,这种空间分布结构是种的生物学特性对环境条件适应的结果。因此,明确昆虫的分布型,可以帮助我们对该种昆虫生态特性有进一步的了解,从而提高对其防治效果及试验设计的精确程度,有助于解决其抽样的问题。 昆虫的分布型可以分为随机分布与不随机分布两类:随机分布,系总体中每个个体在取样单位中出现     

昆虫复眼结构及视觉导航研究进展

复眼是昆虫主要的视觉器官,具有感受物体的大小、形状和颜色等功能。研究复眼结构是了解昆虫感光机制的基础,进而明确视觉信号在昆虫行为中的作用。昆虫的复眼包括了重叠像眼和并列像眼两种类型,重叠像眼具有聚光作用,可以感受到低强度的光,但是分辨率较低;并列像眼没有聚光作用,分辨率较高。大多数白天活动的昆虫具有并列像眼,夜晚活动的昆虫具有重叠像眼。分子生物学、视网膜电位和行为学研究结果均表明昆虫对紫外、蓝和绿光最敏感。昆虫利用天体和地面目标物信号定向和导航,依靠天体发出的偏振光和地面目标物与背景颜色的对比度进行视觉判断,对于任何一种昆虫,这两种信号都可能同时应用。视觉信号在昆虫定位植物寄主、寻找配偶和产卵过程中起着至关重要的作用,不能低估昆虫视觉能力的作用。利用昆虫对不同波长光波的趋性,研制专一性强的诱捕装置,可为害虫的无公害防治提供理论基础。     

垂直监测昆虫雷达研究进展

昆虫雷达可以远距离、 大范围、 快速地探测迁飞昆虫, 这极大促进了人类对昆虫迁飞行为的认识。垂直监测昆虫雷达技术是从20世纪70年代发展起来的一种监测高空迁飞昆虫种群的新工具。与传统的扫描雷达相比, 垂直监测昆虫雷达可以获得目标的位移速度、 位移方向、 定向、 体型大小和形状等参数, 因此, 对目标的识别能力更为精确。此外, 垂直监测昆虫雷达实现了在微机控制下的自动运行, 这使得应用昆虫雷达开展迁飞昆虫的日常监测成为可能。本文综述了垂直监测昆虫雷达的发展和应用, 介绍了设计原理和回波参数的解算方法, 讨论了其存在的不足及改进方案, 最后并对其在未来昆虫雷达网络建设中的应用进行了展望。     

基于MFCC和GMM的昆虫声音自动识别

昆虫的运动、 取食、 鸣叫都会发出声音, 这些声音存在种内相似性和种间差异性, 因此可用来识别昆虫的种类。基于昆虫声音的昆虫种类自动检测技术对协助农业和林业从业人员方便地识别昆虫种类非常有意义。本研究采用了语音识别领域里的声音参数化技术来实现昆虫的声音自动鉴别。声音样本经预处理后, 提取梅尔倒谱系数（Mel frequency cepstrum coefficient, MFCC）作为特征, 并用这些样本提取的MFCC特征集训练混合高斯模型（Gaussian mixture model, GMM）。最后用训练所得到的GMM对未知类别的昆虫声音样本进行分类。该方法在包含58种昆虫声音的样本库中进行了评估, 取得了较高的识别正确率（平均精度为98.95%）和较理想的时间性能。该测试结果证明了基于MFCC和GMM的语音参数化技术可以用来有效地识别昆虫种类。     

昆虫内共生菌及其功能研究进展

昆虫内共生菌与宿主之间的互作关系已逐渐成为昆虫学的研究热点之一。昆虫内共生菌具有协助宿主营养代谢、 逃避天敌攻击和增强抗药性等功能： 通过协助宿主营养代谢, 提供食物中缺乏的营养物质来弥补食物中营养物质的不足; 分泌抗菌肽、 毒素等物质以增强对外源寄生物等的防御能力, 抑制对宿主的不利影响; 同时, 也可以增强宿主抗逆性, 调控植物生理反应, 抑制植物对宿主的不利影响; 利用对抗逆性基因精确的表达调控来增强宿主抗药性等。因此, 内共生菌介导的宿主生物学性状的改变, 扩大了宿主昆虫的生态位, 成为昆虫生长发育过程中的重要调控因子。目前, 昆虫内共生菌的功能往往是通过研究宿主感染共生菌前后性状的变化而证实。近几年, 转录组学、 蛋白质组学、 基因组学等技术的进步, 促进了内共生菌与宿主昆虫共生机制研究的发展。通过研究内共生菌及其功能基因在昆虫种群动态中的作用, 特别是内共生菌感染对宿主生殖、 存活、 适应环境能力的影响, 将有利于揭示内共生菌与宿主的共生机制, 并最终为开发新的防控技术提供理论依据。本文针对昆虫内共生菌的功能进行了综述, 并对日后的研究方向进行了展望, 提供了研究昆虫内共生菌与宿主互作关系的方法及建议。     

昆虫RNA干扰中双链RNA的转运方式

昆虫RNA干扰主要指外源双链RNA诱发的,通过阻碍特定基因的翻译或转录,引起内源目标信使RNA沉默的机制。由于RNA干扰的特异性,RNA干扰技术主要应用于昆虫功能基因组和害虫防治的研究。本综述主要对双链RNA引起昆虫体内RNA干扰研究中双链RNA转运的3种方法(显微注射法、喂食法及浸泡与转染法)进行介绍和讨论。这3种方法中,显微注射法能将精确数量的双链RNA迅速转运到目标组织,更适合实验室基因功能的研究;喂食法操作简单快速,适合高通量的基因筛选;浸泡与转染法也适合大规模的基因筛选,但更常见于细胞研究中。     

Automatic recognition of insect sounds using MFCC and GMM

昆虫的运动、取食、鸣叫都会发出声音,这些声音存在种内相似性和种间差异性,因此可用来识别昆虫的种类.基于昆虫声音的昆虫种类自动检测技术对协助农业和林业从业人员方便地识别昆虫种类非常有意义.本研究采用了语音识别领域里的声音参数化技术来实现昆虫的声音自动鉴别.声音样本经预处理后,提取梅尔倒谱系数(Mel-frequency cepstrum coefficient,MFCC)作为特征,并用这些样本提取的MFCC特征集训练混合高斯模型(Gaussian mixture model,GMM).最后用训练所得到的GMM对未知类别的昆虫声音样本进行分类.该方法在包含58种昆虫声音的样本库中进行了评估,取得了较高的识别正确率(平均精度为98.95％)和较理想的时间性能.该测试结果证明了基于MFCC和GMM的语音参数化技术可以用来有效地识别昆虫种类.     

迁飞昆虫生物学参数反演及种类辨识分析

虫害严重威胁着我国的粮食安全,迁飞昆虫中有许多是农业害虫,其远距离迁飞是导致虫害异地暴发的重要原因.昆虫雷达是观测昆虫迁飞最有效的工具,在迁飞昆虫的监测和预警中发挥着越来越重要的作用,但传统昆虫雷达不能准确获取昆虫的各项生物学参数,因此无法实现昆虫种类的精确识别.随着雷达技术的创新和发展,通过昆虫雷达获得较为准确的昆虫生物学参数成为可能,为基于昆虫雷达实现迁飞昆虫个体种类辨识提供了依据.本文综述了从雷达回波中提取多频和极化散射参量,然后基于不同的电磁散射反演昆虫生物学参数的方法,并对比分析了基于不同方法的昆虫体重、体长、体宽和振翅频率的反演精度.最后基于生物学参数,采用5种机器学习算法以高精度实现了 23种迁飞昆虫的种类辨识,并分析了昆虫生物学参数的测量误差对迁飞昆虫种类辨识精度的影响,初步验证了利用雷达实现高精度迁飞昆虫种类辨识的可行性.     

四种网蝽科昆虫外部形态特征提取与分析

随着计算机图像处理技术的发展,昆虫图像特征提取技术在昆虫分类学中的应用越来越广泛。相关的研究报道涉及到多种较大型昆虫和节肢动物,但对身体较小昆虫的外部形态特征提取与分析,及其雌雄鉴别方面的报道不多。本研究利用中国农业大学IPMist实验室开发的Bug Shape 1.0对体型较小的4种网蝽科Tingidae昆虫成虫进行了外部形态特征的提取,分析了所得参数在其种类和雌雄方面的差异。结果表明,获得的10个参数在4种网蝽成虫中差异均有高度统计学意义。4种网蝽雌雄成虫在面积、等效圆半径、偏心率、球状性和圆形度5个参数方面的差异有高度统计学意义,初步认为可以作为区别这4种网蝽雌雄成虫的重要指标。判别分析证明,4种网蝽交叉判别的正确率高达98.5%,对种类和性别同时进行判别时,交叉判别的正确率为85.0%。利用重心法得到的聚类分析结果符合传统昆虫分类学的结果,同一属的菊方翅网蝽Corythucha marmorata和悬铃木方翅网蝽C.ciliata优先聚为一类,其他2种网蝽先后分别聚类。本研究利用图像处理与分析技术得到的参数适合对此类昆虫进行种类和性别的鉴定,初步表明该技术在此类害虫分类鉴定中的科学性和可行性。     

昆虫的RNA干扰

RNA干扰(RNAi)是一种强有力的分子生物学技术, 在昆虫研究中得到了较多的应用。目前, RNAi技术主要应用于昆虫功能基因和功能基因组研究, 已在多个目的19种昆虫上实现了RNAi。在昆虫上实现RNAi的方法主要有注射、浸泡、喂食、转基因和病毒介导等方法, 这些方法各有特点, 其中喂食法因其简单而最有应用前景。昆虫RNAi的系统性较为复杂, 只有部分昆虫具有RNAi的系统性。昆虫中RNAi信号传导的基因可能是sid-1, 但昆虫RNAi的系统性机理还不是很清楚。转基因植物产生的dsRNA实现了对作物的保护, 证实了RNAi技术可用于害虫控制, 为害虫控制开辟了新领域。昆虫的RNAi研究处在起步阶段, 研究昆虫RNAi的机理, 特别是RNAi在昆虫体内的系统性扩散机理, 改进实现RNAi的方法, 提高RNAi技术在昆虫研究中的应用, 有利于昆虫基因功能鉴定和害虫控制, 促进昆虫学科的发展。     

昆虫RNAi通路及其核心元件的研究综述

RNAi作为分子生物学的一种重要技术,在昆虫基因功能和功能基因组研究中得到广泛应用,同时,有关昆虫RNAi的机制也受到了大家的关注。近年来的研究结果表明,昆虫RNAi的通路与其他动物相同,根据引起基因沉默的RNA分子的类型,可以分为siRNA、miRNA和piRNA 3种不同的通路。昆虫RNAi通路中的核心元件包括了:(1)行使切割作用的RNaseⅢ家族成员Drosha和Dicer;(2)用来降解目的 mRNA的Argonaute蛋白;(3)dsRNA结合蛋白Pasha、R2D2和Loquacious。了解昆虫RNAi的通路及其核心元件,有助于我们更好地理解昆虫RNAi的分子机制和改进实现RNAi的方法,对促进昆虫RNAi技术的研究及其在害虫防控中的应用具有指导意义。     

3D打印联合影像导航技术辅助内镜下鼻颅底肿瘤切除的临床分析

目的:探讨3D打印联合影像导航技术在内镜鼻颅底外科治疗中的应用效果。方法:回顾性分析2015年2月至2015年8月在我院实施内镜下鼻颅底手术的28例患者的临床资料,根据辅助方法不同将患者分为研究组(19例)和对照组(9例),分别采用3D打印联合影像导航系统辅助和单纯影像导航系统辅助。观察并比较两组患者的手术时间、术中出血量、肿瘤切除率及术后并发症的发生情况。结果:研究组患者的手术时间、术中出血量及脑脊液鼻漏、术后复发的发生率均明显低于对照组,差异具有统计学意义(P0.05)。结论:应用3D打印联合影像导航技术辅助内镜治疗鼻颅底肿瘤可以减少术中并发症及副损伤,实现精准医疗、个性化医疗。     

EPG即时显示软件Realdisplay的开发和利用

研究和开发在刺吸式植食性昆虫取食行为研究中,刺吸电位技术（EPG）的一种新的应用软件Realdisplay。该软件可任意选择EPG信号采集频率和显示的通道数,也可以在同一屏幕上同时以不同的信号采焦频率即时清晰地显示1个通道的EPG信号,使研究者能准确地了解和控制昆虫的即时行为细节。此外,该软件存储的EPG信息为实验过程中每一时刻的电热值,因而后续分析和统计极为方便。因此,Realdisplay强化了EPG技术的功能,拓宽了EPG技术的应用领域。为研究刺吸式植食性昆虫的取食行为细节,昆虫与病毒、宿主植物的关系提供了有力的工具。     

昆虫基因组及数据库研究进展

基因组序列为昆虫分子生物学研究提供丰富的数据资源,推动系统生物学在古老的昆虫学中蓬勃发展。昆虫基因组学研究已经成为当前的研究热点,目前在NCBI登录注册的昆虫基因组测序计划有494项,其中已提交原始测序数据的昆虫有225种,完成基因组拼接的有215种,具有基因注释的有65种,公开发表的昆虫基因组有43篇。本文综述了测序技术发展的历史及其对昆虫基因组研究的推动作用、昆虫基因组的组装和注释及其存在的问题、昆虫基因组测序进展、昆虫基因组数据库的发展及基因数据挖掘利用的基本思路和对策,以及昆虫基因大数据在害虫防治和资源昆虫利用中的应用前景。     

CRISPR/Cas9系统在昆虫中的应用

CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeat/CRISPR-associated nuclease 9)技术是一种RNA引导的基因组靶向编辑技术,能对基因组序列进行精确编辑,在探究基因功能、修复受损基因、沉默有害基因、改良品质性状等方面具有广阔的应用前景。近年来,随着对CRISPR/Cas9系统研究的不断深入和改造,该系统以其操作简易、省时、高效等优点在生物学研究的众多领域中得以推广和应用,特别是在果蝇(Bombyx mori)、家蚕(silkworm)、埃及伊蚊(Aedes aegypti)和蝴蝶(butterfly)等多种昆虫中。本文概述了CRISPR/Cas9的结构、作用原理及发展优化,总结了CRISPR/Cas9导入昆虫的策略和在昆虫中的应用,以及对CRISPR/Cas9系统产生脱靶问题的应对策略,以期对经济昆虫和有益昆虫的分子育种、害虫的生物技术防控等研究提供参考。     

海南稻田水生昆虫生物多样性研究

水稻田间不仅在水面上部水稻植株中有丰富的节肢动物群落,水体中也有很多水生昆虫。弄清海南稻田水生昆虫群落组成和种群发展动态,可以为海南稻田环境监测提供研究基础。本研究于2021年在海南省南繁区和非南繁区10个地市进行了稻田水生昆虫种类调查,共捕捉到水生昆虫4目10科29种。在南繁区的三亚和非南繁区的文昌稻田进行了整个生长季水生昆虫群落动态研究,结果显示水生昆虫群落在三亚和文昌稻田不同生长期都可以存在,每生长期种类为15~19种,数量为每百丛12.7±0.7~33.3±1.00头,种类和数量最多的时期为分蘖期。水生昆虫群落多样性指数为2.100~2.581,均匀性指数为0.726~0.924,优势集中性指数为0.092~0.137。三亚和文昌群落物种相似度为0.947,优势种相似度为1.000。截斑脉蜻Neurothemis tullia稚虫,真龙虱Cybister sp.可能是稻田水体环境变化的敏感种类。稻田环境变化和污染可能影响水生昆虫种类,对海南稻田水生昆虫群落的监测和变化机理有待进一步的研究。