桔小实蝇视叶结构特征及5-羟色胺能神经元的分布

桔小实蝇是重要的果蔬害虫,它对不同颜色的光表现出不同的趋性。为了明确其视觉感受的结构基础,本研究采用免疫组织化学染色技术结合激光共聚焦成像分析了桔小实蝇成虫视叶内神经髓结构组成和体积大小,并利用5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)抗体标记了视叶内5-羟色胺能神经元,研究了其在视叶内的分布特征及细胞体数量。结果表明,桔小实蝇成虫的视叶由视神经节层、视髓、副视髓、视小叶和视小叶板5个神经髓结构组成,其中雌成虫的视髓相对体积极显著的大于雄虫的视髓相对体积。桔小实蝇每个视叶中包含12个5-HT能神经元细胞体,位于视髓的腹内侧,副视髓的前方。视叶5个神经髓区均含5-HT能神经纤维,但它们的神经纤维来自不同的神经元。对视叶神经髓结构及5-HT能神经元分布特征的研究将为未来构建桔小实蝇视觉神经通路和阐明5-HT对视觉感受的调控机制奠定解剖学基础。     

绿盲蝽腹神经节的解剖结构

【目的】揭示绿盲蝽Apolygus lucorum腹神经节的组成结构。【方法】采用免疫组织化学染色方法,利用突触蛋白抗体对绿盲蝽成虫的腹神经节进行免疫标记,激光共聚焦扫描显微镜扫描照相获得原始数据,用图像分析软件进行标记,构建三维结构模型。【结果】绿盲蝽成虫腹神经节位于腹神经索的末端,与其前方的后胸神经节和中胸神经节紧密融合,形成后部神经节。与脑和胸神经节类似,腹神经节由周围的细胞体和内部的神经髓构成。腹神经节的神经纤维束主要包括位于腹侧的两条纵向神经连索和向两侧发出的9束神经纤维。9束神经纤维连接着9个神经原节,即富含突触联系的神经髓。这些神经原节紧密融合,无明显的边界,最后两节形成膨大的末端腹神经节。两侧的神经原节由横向的神经连锁连接起来。腹神经节外周的细胞体数量较多,排列紧密,大小一致,仅在前端背侧中间和后端腹侧中间位置分别有2个和5个体积较大的细胞体。【结论】本研究结果明确了绿盲蝽腹神经节的结构,为进一步研究昆虫的行为调控及神经系统发育和演化奠定一定的形态学基础。     

利用单感器记录与神经元示踪结合对棉铃虫主要性信息素感器内神经元投射的鉴定

【目的】鉴定雄性棉铃虫Helicoverpa armigera成虫触角性信息素感器嗅觉受体神经元的功能、形态及中枢投射路径。【方法】利用单感器记录技术记录棉铃虫嗅觉受体神经元对性信息素的反应,同时采用荧光染料作为示踪剂染色标记嗅觉受体神经元;使用免疫组织化学方法处理相应的脑组织,标记脑内触角叶的神经纤维球结构;用激光扫描共聚焦显微镜获取图像数据,使用图形软件ZEN和Amira 4.1.1进行三维结构重建。【结果】记录到雄性棉铃虫成虫触角上长毛形感器对主要性信息素成分Z11-16∶Ald产生明显的电生理反应,并成功染色标记了该感器内的嗅觉受体神经元。染色标记显示该感器内具有两个嗅觉受体神经元,其轴突通过触角神经分别投射触角叶内的云状体神经纤维球和普通神经纤维球。【结论】单感器记录与神经元示踪两技术结合能够用于鉴定昆虫触角嗅觉受体神经元的功能、形态和投射至神经纤维球的路径。与赖氨酸钴方法比较,使用荧光染料法进行神经元示踪,操作更简便,且易于进行三维空间分析,为调查棉铃虫其他嗅觉神经元的投射路径以明确外周气味受体感受与中枢系统的联系提供了有力技术支持。     

烟青虫成虫脑结构解剖和三维模型构建

【目的】解剖分析烟青虫 Helicoverpa assulta 成虫脑的结构,并构建脑三维结构数字化模型。【方法】利用神经突触蛋白抗体,对烟青虫成虫脑进行免疫组织化学染色标记,利用共聚焦激光扫描显微镜获得脑扫描数码图像,并结合三维图像分析软件对烟青虫脑结构进行识别分析,构建三维模型。【结果】突触蛋白抗体免疫染色将烟青虫脑和颚神经节的神经髓区域清晰标记出来。烟青虫成虫脑与颚神经节愈合而成为一体,中间具有一个孔洞,为食道穿过的通道。脑主要包括前脑、中脑和后脑3部分。依据染色标记结果识别和构建了至少16个脑神经髓结构。这些神经髓包括边界清晰的视叶、前视结节、蕈形体、中央复合体和触角叶及其亚结构。除此之外,还包括围绕这些神经髓的其他前脑神经髓区域,但这部分前脑神经髓内部边界模糊,不容易细分,而将其与颚神经节区域作为一个整体标记为中间脑,占脑总神经髓的55.05%。【结论】识别出烟青虫脑的主要功能结构区域,并成功构建了三维模型。该研究结果为进一步研究烟青虫脑接收、处理和整合感觉信息及调控行为的机制奠定了解剖学基础,并为研究烟青虫或其他昆虫脑结构发育、变异和重塑提供结构形态和体积大小依据。     

双斑蟋复眼和视叶的显微结构

【目的】为探索昆虫视觉信号处理的重要神经结构,详细观察和描述了直翅目(Orthoptera)蟋蟀科(Gryllidae)代表性昆虫双斑蟋Gryllus bimaculatus De Geer复眼和视叶的组织学结构特征。【方法】利用扫描电镜技术和组织学切片技术,观察分析了30只双斑蟋的复眼和视叶组织学结构。【结果】双斑蟋复眼约有3400个小眼,均为六边形结构,小眼间隙内分布有机械感受器——感觉毛和钟形感受器。每个小眼均由角膜、晶锥、感杆束、6个网膜细胞及基膜等构成。视叶呈两个扇形结构,由三大神经纤维网构成,分别为神经节层、外髓、内髓。【结论】双斑蟋复眼表面具有少量感觉毛和钟形感受器,每个小眼均由角膜、晶锥、感杆束、6个网膜细胞及基膜等构成,属并列像眼,视叶由三大神经纤维网构成。     

白斑迷蛱蝶视觉系统中GABA和5-HT能神经元的分布

采用树脂石蜡(Colophony-Paraffin,CP)组织包埋切片技术和链霉菌抗生物素蛋白一过氧化物酶(Streptavidin—peroxidase,SP)免疫组织化学方法,首次报道了GABA和5-HT两种神经递质在白斑迷蛱蝶视觉系统(复眼及视叶)中的分布。与以往所报道的昆虫不同,白斑迷蛱蝶复眼中部分光感细胞对GABA和5-HT抗血清产生免疫反应。每侧视叶中约有2600多个GABA能阳性神经元,它们共分为6群。其中3群位于外髓附近(M1-3),另外三群位于内髓复合体边缘(LC1-3)。GABA能神经元发出的轴突在整个视叶的3个神经纤维网中都有分布。相比之下,视叶对5-HT抗血清的反应较弱,视叶神经纤维网中不存在代表5-HT阳性反应的粗大静脉曲张状纤维,只有一些排列规则的细小纤维。每侧视叶只有位于外髓附近的25个神经元呈现阳性反应,它们的分布位置与部分M3群的GABA能样神经元相同。本文还探讨了5-HT和GABA在调节视觉信息时可能发挥的作用[动物学报50(5)：770—777,2004]。     

中华蜜蜂工蜂视叶胚后发育过程中的细胞凋亡

本研究通过形态解剖和原位末端标记法(TUNEL),对中华蜜蜂Apis cerana cerana视叶胚后发育过程中的细胞凋亡进行了研究,结果表明:视叶内的细胞程序性死亡开始出现在1龄幼虫末期,随后凋亡细胞数量逐渐增加;在视叶的胚后发育过程中,细胞凋亡经历了3个高峰期,即2龄幼虫、5龄幼虫和蛹发育的第2天;在视叶3个部分的发育中,视髓层中细胞凋亡的数量远远多于视小叶和视神经节层,而视神经节层最少,说明了细胞凋亡的数量和位置与各部分结构发育的时间以及神经投射有关。广泛的细胞凋亡是蜜蜂视叶发育过程中的一个显著特征。     

应用3D打印技术辅助识别昆虫脑解剖结构

【目的】明确烟芽夜蛾Heliothis virescens雄成虫脑的结构,构建和打印脑的三维模型,并将该技术扩展应用到黑腹果蝇Drosophila melanogaster、西方蜜蜂Apis mellifera和沙漠蝗Schistocerca gregaria上,制作这些模式昆虫脑的3D打印模型。【方法】首先采用突触蛋白抗体免疫组织化学染色标记的方法研究烟芽夜蛾雄成虫脑的结构,利用激光扫描共聚焦显微镜获取脑解剖结构图像,利用图形分析软件创建三维脑模型,并利用3D打印技术进行三维图像打印。【结果】鉴定出烟芽夜蛾雄成虫脑及颚神经节、触角叶、视叶、前视结节、中央体和蕈形体等主要神经髓结构,并构建了三维数字化模型。首次成功应用3D打印技术打印了烟芽夜蛾雄成虫脑的三维数字化模型,获得实体模型。并将该技术进一步应用到黑腹果蝇、西方蜜蜂和沙漠蝗,获得了这些昆虫的脑实体模型。基于脑模型,对这些昆虫的味觉中枢、嗅觉中枢、视觉中枢和学习及记忆中枢等神经髓结构做了系统比较。【结论】3D打印模型为脑解剖结构的观察提供了新形式,并提供了便利工具。3D打印所得脑实体模型大小适中,可以放在手中,任意旋转,从不同角度观察昆虫脑不规则结构的形态、位置和空间关系,也便于比较不同昆虫脑结构异同,加深对昆虫脑结构和功能及其演化的认识。     

茶尺蠖幼虫脑的解剖结构

【目的】明确茶尺蠖Ectropis obliqua Prout 5龄幼虫脑解剖结构,并分析和构建幼虫脑以及脑内部各神经髓结构的三维结构模型。【方法】采用免疫组织化学方法,利用突触蛋白抗体,染色标记脑内神经突触,定位突触联系密集分布的区域,获得脑内部神经髓的结构。利用激光共聚焦显微镜获取脑扫描图像,然后利用三维图像分析软件AMIRA进行图像分析,构建脑的三维结构模型,并计算脑以及脑内各神经髓结构的体积。【结果】突触蛋白抗体染色显示,茶尺蠖5龄幼虫脑内具有很多神经突触联系密集分布的区域,这些不同区域即为脑的不同神经髓结构。茶尺蠖幼虫脑主要包括前脑、中脑和后脑3个组成部分。其中前脑最大,包括成对的视叶、蕈形体、前脑桥和侧副叶以及不成对的中央体。视叶位于前脑的两侧后端。蕈形体位于脑半球正中间位置。侧副叶在中央体的下前方两侧。中央体在脑的正中心。前脑桥在中央体的上方后侧。除这些形态结构明显的神经髓区域外,前脑还包括大量内部边界不明显的神经髓区域,位于前脑左右两侧以及背侧和腹侧,这些区域被总称为中间脑,占整个脑神经髓的66%。触角叶为中脑的主要组成部分,在脑的下部最前端,为一对球状结构。后脑在脑的腹侧和触角叶下方,即围咽神经索进入脑的入口处。【结论】构建了茶尺蠖5龄幼虫脑以及各神经髓结构三维模型,分析了脑内各个神经髓之间的空间位置关系,明确了各神经髓的体积。茶尺蠖幼虫脑体积小而且结构简单的特征与其幼期视觉、嗅觉等感觉器官不发达、活动能力弱、行为简单的生物学习性相对应。     

中华蜜蜂工蜂视叶的胚后发育

为了研究蜜蜂视叶的胚后发育模式, 本研究通过形态解剖、免疫组织化学技术, 对中华蜜蜂Apis cerana cerana工蜂视叶的胚后发育过程进行了系统的比较研究。结果表明: 中华蜜蜂的视叶起源自幼虫早期脑内部的两个视原基。 外部视原基经过不对称的细胞分裂产生神经节母细胞, 随后这些细胞经过快速的对称分裂, 复制自身并生成视髓层神经细胞; 外部视原基的极少数细胞分裂产生视神经节层神经节母细胞, 到蛹发育中期, 随着视神经进入的刺激, 神经节层神经细胞才开始快速增殖, 并最终形成了视神经节层的所有结构。 内部视原基的分裂方式同外部视原基相同, 最终生成视叶的视小叶部分。本研究结果提示中华蜜蜂的视叶起源自两个视原基, 大多数神经细胞在前蛹期产生, 视神经的进入刺激了视神经节层的发育。     

小菜蛾成虫触角叶细胞体的数量、分布和形态

【目的】探讨小菜蛾Plutella xylostella成虫触角叶上细胞体的分布、数量及形态特征。【方法】通过细胞核染色和激光共聚焦显微镜对其触角叶结构进行分层扫描,然后利用Imaris软件进行图像分析,并构建细胞体的三维结构模型,测量其体积和表面积。【结果】小菜蛾的触角叶表面分布有大量的细胞体,细胞体成簇分布于触角叶的内侧、外侧和前端,有少量巨型不规则细胞体出现在触角叶内侧和外侧细胞体群中;雌性小菜蛾触角叶上大约有560个细胞体,雄蛾细胞体数量多于雌蛾,约810个。细胞体的形态差异较大,三维重建显示多数细胞体呈近球形。最小细胞体的表面积和体积分别为96.7μm~2和76.9μm~3,其对应细胞核表面积和体积分别为42.5μm~2和24.1μm~3。最大体细胞的表面积和体积分别为389μm~2和514μm~3,对应细胞核的表面积和体积分别为265μm~2和261μm~3。【结论】本研究阐明了小菜蛾触角叶上细胞体的分布和形态特征,为深入了解昆虫中枢神经系统的解剖结构和生理功能提供一定的基础。     

棉铃虫幼虫脑和咽下神经节的三维结构构建

【目的】解剖棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner) 5龄幼虫脑和咽下神经节及其内部神经髓形态结构,并分析和构建幼虫脑和咽下神经节以及各神经髓的三维结构模型。【方法】采用免疫组织化学方法解剖脑和咽下神经节的内部神经髓结构,利用激光共聚焦显微镜获取脑和咽下神经节扫描图像,然后利用AMIRA 三维图像分析软件进行图像分析,从而构建脑和咽下神经节的三维结构模型,并测量脑和咽下神经节以及内部各神经髓的体积,并分析了相对比例。【结果】 棉铃虫5龄幼虫脑和咽下神经节由围咽神经索连接在一起。脑主要由前脑、中脑和后脑3部分组成。前脑内包括视叶、蕈形体和中央体等形态结构较明显的神经髓。此外,前脑还包括其他位于脑的左右两侧以及背侧和腹侧大量神经髓区域,约占脑总神经髓的59.65%。这些神经髓区域边界不明显。中脑主要包括1对触角叶;后脑位于脑的腹侧和触角叶的下方,体积较小。咽下神经节由3个神经节融合构成,从前到后分别为上颚神经节、下颚神经节和下唇神经节,由于融合的紧密程度高,3个神经节间的边界不明显。【结论】阐明了棉铃虫5龄幼虫脑和咽下神经节的神经髓形态结构,构建了脑和咽下神经节以及内部神经髓的三维结构模型。三维模型可以任意旋转,能从任何角度观察脑、咽下神经节和内部不同神经髓的结构及其它们之间的空间关系。本研究结果对研究棉铃虫脑和咽下神经节信息接收、处理及调控行为的机制奠定了解剖学基础。     

日本弓背蚁视叶中5-羟色胺阳性神经元的分布

采用树脂石腊(Colophony-paraffin,CP)组织包埋切片技术和链霉菌抗生物素蛋白—过氧化酶(Streptavidin-peroxidase,SP)免疫组织化学方法,研究了5—HT能神经元在日本弓背蚁(Componotus japonicus)视叶中的分布。5—HT阳性纤维起源于少量的细胞体,但在其视叶不同纤维网中有广泛的分布,呈现明显的静脉曲张状。染色强度在3个视觉纤维网各不相同,并出现分层现象。结果表明5—HT是在大面积神经丛区域,而不是在局部神经丛区域起作用[动物学报49(2)：224—229,2003]。     

视神经是真正的神经吗?

神经由神经纤维组成,位于神经系统的周围部,神经纤维的外面包以神经内膜,许多条神经纤维集合成神经束,神经束外面包以神经束膜,许多神经束集合成神经,神经外面包以神经外膜. 视神经由视网膜内节细胞轴突构成.视网膜分为三层细胞.第一层为视杆细胞和视锥细胞,二层为双极细胞,第三层为节细胞.从其结构组成和功能上看,视杆细胞和视锥细胞只是光感受器细胞,双极细胞和节细胞才是真正的神经元.节细胞的轴突组成视神经. 从胚胎学角度看神经系统的发生:视神经来自脑泡,在胚胎发育第四周,前脑泡的腹     

荧光标记花生凝集素显示鸡胚视顶盖中视神经纤维发育的时空图像

不同发育时期的鸡胚视顶盖冰冻切片,用荧光标记的花生凝集素(FITC—PNA)染色和溴化乙锭(EB)复染,可以看到在视顶盖发育过程中其神经元的细胞体和纤维的层次逐渐增多,纤维层的FI-TC—PNA荧光也不断加强。在视顶盖的视层(Stratum Opticum)中有FITC-PNA显示的条丝状视神经纤维,按其出现的时间和部位得到视神经纤维在视顶盖发育的时空图像,它表现了视顶盖在前后轴和背腹轴发育的不对称性。FITC—PNA显示的条丝状荧光首先出现在孵育第8天的视顶盖前腹侧,在第9天和第10天向视顶盖的后侧和背侧继续扩展。第12天时条丝状荧光开始减弱。本文讨论了:(1)花生凝集素受体与视觉神经元之间的识别和连接;(2)视网膜和视顶盖的时空发育与视神经对视顶盖的投射。     

雷公藤吉碱对粘虫成虫飞行肌结构的影响

【目的】明确雷公藤吉碱对粘虫Mythimna separata成虫飞行肌结构的影响,为进一步探讨其杀虫机理奠定基础。【方法】采用饲喂法测定了雷公藤吉碱对粘虫成虫的胃毒活性及致毒症状。采用光镜和透射电镜技术,从显微和超微水平观察雷公藤吉碱(300μg/mL)对粘虫成虫飞行肌结构的影响。【结果】雷公藤吉碱对粘虫成虫具有较强的胃毒作用,其24 h致死中浓(LC_(50))值为194.53μg/mL;试虫中毒的典型特征为麻痹致死;显微观察显示处理组试虫肌肉组织结构紊乱,肌纤维间距增大,肌膜消解,横纹结构消失,且随中毒程度的加深,病变程度加剧;超微观察显示处理试虫肌细胞结构破坏,肌膜脱落,线粒体肿胀,肌质网扩张,肌原纤维断裂,且随中毒程度的加深,病变呈渐进性加剧。【结论】雷公藤吉碱可致粘虫成虫飞行肌病变,影响肌肉正常收缩,从而引起试虫麻痹致死,其作用靶标可能位于肌肉系统。     

三代粘虫成虫迁飞的雷达观测与分析

【目的】明确2015年吉林省3代粘虫Mythimna separata(Walker)成虫的迁飞动态,揭示3代粘虫成虫自东北向南迁出的动向及成功迁出的概率,为粘虫的预测预报及综合治理提供科学依据。【方法】基于扫描昆虫雷达观测,采用田间饲育、诱蛾器监测、轨迹模拟及天气背景学分析等研究方法,分析3代粘虫成虫迁飞动态及迁出概率。【结果】(1)3代粘虫蛾可交尾及产卵,卵亦可孵化,但幼虫发育迟缓。(2)3代粘虫蛾数量相比于一代增长了10.3倍,成虫卵巢发育级别集中于1级,大多未交尾,处于从本地迁出的状态。(3)迁出期的风向以南风、西南风、东南风为主,不利于粘虫回迁至南方的越冬区域。(4)共有3 d的调查日观测到了粘虫聚集成层的迁飞现象。轨迹分析显示,极大比率的粘虫种群最终去向集中于观测点公主岭以北的区域或者朝鲜境内。【结论】3代粘虫受制于秋季风场无法成功回迁,成为了Pied-piper效应的牺牲者,无法为2016年春季粘虫的发生提供有效虫源。     

小菜蛾成虫下唇须感器的超微结构及其神经元中枢投射

【目的】明确小菜蛾Plutella xylostella成虫下唇须感器的形态结构及感器神经元的投射。【方法】利用光学显微镜观察和扫描电子显微镜观察下唇须结构和感器类型,利用神经回填技术和激光共聚焦显微镜观察下唇须感器神经元在脑部的投射。【结果】小菜蛾成虫下唇须共3节,其上存在Böhm氏鬃毛、钟形感器、鳞形感器、锥形感器、微毛形感器5种不同类型的感器和一个陷窝器结构。Böhm氏鬃毛短小尖细,钟形感器形如顶部凹陷的圆帽,两种感器均分布于下唇须第1节,且大小上均无雌雄二型差异;鳞形感器形同柳叶,锥形感器粗而直,均散生于下唇须的第2和3节,两种感器在大小上均存在雌雄二型差异,其中雌性的鳞形感器显著大于雄性的,根据其雌雄二型差异现象推测雌蛾的鳞形感器可能与感受寄主植物挥发物有关;下唇须第3节中上部具有一个圆形陷窝器结构,雄虫的陷窝器内径为5.68±0.33μm,雌虫的为6.03±0.23μm,雌雄间无显著性差异;凹坑内长有表面光滑的微毛形感器。小菜蛾下唇须感器神经元主要投射于脑部咽下神经节、每个触角叶的下唇须陷窝器神经纤维球和腹神经索3条通路。【结论】阐明了小菜蛾下唇须感器的类型、分布和形态特征及其感器神经元在脑部的投射形态,为深入了解小菜蛾下唇须感器的生理和功能奠定了基础。     

中华蜜蜂工蜂蕈形体胚后发育中神经胶质的形成模式

本研究通过形态解剖、免疫组织化学等技术,对中华蜜蜂Apis cerana cerana工蜂蕈形体胚后发育中神经胶质的形成过程进行了比较研究。结果表明：蕈形体中神经胶质增殖的高峰期集中在幼虫发育末期到蛹发育早期;在工蜂蕈形体的蕈体冠、蕈体柄以及小叶的发育过程中,神经胶质细胞往往先于神经纤维网出现在特定的区域,引导神经纤维网的形成。它们一方面规定了神经纤维网的边界和区域,为神经纤维网提供内部的分隔;另一方面也为神经纤维的移动提供特定的“路标"和靶向。与神经纤维网相关联的神经胶质的数量的持续增加,除了神经胶质的分裂增殖外,还有一部分来自于外部细胞体层的神经胶质的迁入。     

猫上丘浅层GABA能神经元的年龄相关性变化

目的比较青年猫和老年猫上丘浅层（superricial Superior Colliculus,sSC）GABA能神经元及其表达的年龄相关性变化,探讨老年个体视觉功能衰退的相关神经机理。方法Nissl染色显示上丘浅层结构及神经元、免疫组织化学ABC法标记GABA免疫阳性神经元。光镜下观察,采集图像,并利用图像分析软件对带状层、浅灰质层和视层神经元及GABA免疫阳性神经元及其灰度值进行分析统计。结果GABA免疫阳性神经元、阳性纤维及其终末在青年猫及老年猫上丘浅层均有分布。与青年猫相比,老年猫上丘浅灰质层、视层神经元和GABA免疫阳性神经元密度及其GABA免疫阳性反应强度均显著下降（P〈0．01）（免疫反应强度与平均灰度值成反比）;带状层神经元密度也显著下降（P〈0．01）,但其GABA免疫阳性神经元密度无显著变化（P〉0．05）。结论衰老过程中猫上丘浅层GABA能神经元的丢失和GABA表达的下降,可能是在上丘水平上导致老年个体视觉功能衰退的重要因素之一。