昆虫体内的酪胺:合成、降解与生理功能

作为神经活性物质,昆虫体内的酪胺(tyramine, TA)主要在酪胺能神经元中合成,但也可在马氏管主细胞中合成。TA在结合其受体发挥生理功能后,可被突触前膜的转运体(transporter)转运回突触前膜重复利用。N-酰基化可能是昆虫体内TA降解的主要途径。目前,昆虫体内发现的TA受体均属于G蛋白偶联受体,通过与Gi或Gq结合导致cAMP或(和) Ca~(2+)水平的变化,实现信号转导。此外,果蝇神经系统内星型胶质细胞、瞬时感受器电位通道Waterwitch (Wtrw)以及多巴胺能神经元也参与TA的信号转导。TA参与昆虫求偶与交配后行为的调节,与章鱼胺(octopamine, OA)、FMIRFamide神经肽协同调节精子和卵的贮存和排放;还参与调节马氏管排泄,与多巴胺(dopamine, DA)协同调节蜜蜂工蜂的生殖分化,与OA以相互拮抗的方式调节昆虫的运动。飞蝗群居型和散居型个体的分化也受TA和OA的协同调节。TA还可以调节采集蜂资源利用与开发的平衡。现综述该领域相关研究进展并展望未来研究方向。     

植物介导的昆虫内共生菌水平传播及其对宿主生物学特性的影响

内共生菌(Endosymbionts)与其昆虫宿主的生物学特性联系非常密切。近年来,昆虫内共生菌水平传播的途径及机制已经成为昆虫学研究的热点之一。越来越多的研究表明,亲缘关系相距甚远的昆虫可以感染有相同或相似的内共生菌,说明昆虫内共生菌的水平传播在自然界中普遍存在。植物介导的昆虫内共生菌水平传播便是其中的一条途径,即同种或不同种类的昆虫可以通过取食,获得供体昆虫传入植物组织中的内共生菌,形成内共生菌从供体昆虫-寄主植物-受体昆虫传播的路径。本文主要以植物介导的昆虫内共生菌水平传播途径为对象,介绍了昆虫内共生菌的水平传播途径,以及内共生菌传入后对新宿主生物学、生态学特性的影响,以期为昆虫内共生菌水平领域的研究提供更多有价值的参考。     

使用数字绘图方法绘制透翅毛瓣寄蝇彩图

【目的】传统彩色昆虫绘图技法技术难度大,且受限于颜料、纸张等绘画媒介。新近出现的数字绘图技法难度较低,便于修改,在绘制科学图方面有着显著的优势。本文详细叙述了使用数字绘图技术绘制透翅毛瓣寄蝇(双翅目:寄蝇科)彩图的步骤及操作方法,向昆虫学工作者介绍这一高清绘图新技术,便于提高昆虫物种形态描述或重新描述的效果。【方法】新的彩色数字绘图技术利用数位板和SAI绘图软件,借助于该软件中的铅笔工具、喷枪和作者开发的"厚涂笔"、"炭笔"、"粉被"等笔刷工具和绘图素材,对透翅毛瓣寄蝇不同形态部位的线稿图层进行细化、底色、阴影、高光、翻转等绘制处理,创造了一套图层命名管理方法及绘图技巧组合方法。【结果】利用本文介绍的彩色数字绘图技术可以很好地表现透翅毛瓣寄蝇的色泽和质感,完成7 000×5 000像素(35 M)的超高清整体背面观形态图的绘制。【结论】利用这种数字彩色绘图技术绘制的昆虫图像具有色泽丰富、容易修改、节约时间、节省储藏空间、细节逼真、保存和携带方便、永不褪色。这种数字彩色绘图技术具有很强的实用性。     

昆虫口腔分泌物效应子及其在害虫防治中基于RNAi技术的应用展望

昆虫口腔分泌物(oral secretion, OS),又称返吐液,是昆虫唾液腺分泌的唾液和肠道分泌物的混合液。昆虫取食寄主植物过程中,OS随之分泌至植物中,并影响植物的防御反应。RNA干扰(RNAinterference, RNAi)是研究昆虫基因功能有价值的反向遗传学工具,也是目前最有可能应用于害虫防治的新技术。本文主要综述了昆虫OS对寄主植物防御的影响、昆虫OS效应子的鉴定和OS效应子基于RNAi技术在害虫防治中可行性及应用前景。昆虫OS对寄主植物防御的影响主要表现为干扰植物的茉莉酸信号通路、筛管阻塞、Ca²⁺通路等防御反应,进而促进昆虫摄取食物。目前,昆虫OS效应子主要鉴定手段是通过昆虫唾液腺转录组分析和OS蛋白组分析;而已鉴定的OS效应子主要来源于刺吸式口器昆虫,在咀嚼式口器昆虫中的报道甚少;功能研究发现昆虫OS效应子在寄主植物中的表达会影响昆虫存活率、繁殖力和取食能力及昆虫和植物的其他重要生理指标,并通过鉴定OS效应子与植物防御机制的相互作用关系,进而证明OS效应子在昆虫与寄主植物关系中的重要性。基于RNAi技术,通过注射、饲喂和植物介导RNAi等方法在多种昆虫中产生了OS效应子基因下调和生长发育受影响的现象,由此说明OS效应子基因已具备作为RNAi靶标的条件。虽然目前研究尚处于实验室阶段,但已证明其应用于害虫防治方面具有一定的可行性。昆虫口腔分泌物是研究昆虫与寄主植物相互作用机制的新方向。最后,对OS未来潜在的研究方向进行了展望,以期对我国害虫防治的研究提供理论指导。     

鳞翅目昆虫抗病毒免疫反应的研究进展

鳞翅目昆虫种类繁多,对农业生产和人类生活产生重大影响,宿主昆虫与病毒相互关系的研究对于利用病毒杀虫剂进行害虫治理和益虫病毒性疾病的预防具有重要意义.因此,鳞翅目昆虫与病毒的互作研究显得尤为重要,宿主昆虫的免疫系统在抗病毒感染过程中发挥着关键作用,对病毒产生不同程度的免疫反应.本文综述了昆虫围食膜和中肠对病毒入侵的防御作用,病毒进入体腔后昆虫所产生的细胞免疫和体液免疫反应,以及RNAi、细胞的自噬与凋亡、Toll、Imd、JAK-STAT和STING信号通路等相关的抗病毒免疫途径,并对昆虫抗病毒免疫研究的制约因素和未来鳞翅目昆虫抗病毒免疫的研究重点进行了讨论,以期为害虫的生物防治和益虫疾病的防控提供理论依据.     

昆虫抗菌肽对肿瘤细胞的抑制作用研究进展

昆虫抗菌肽(antimicrobial peptide,AMPs)是一类昆虫先天免疫系统中十分重要的效应因子,它分子量小、热稳定,并且具有广谱抗菌性,能够抑制、杀死多种细菌、真菌.近几年来,由于昆虫抗菌肽具有抗肿瘤的活性且其不具有抗原性而受到研究者的广泛关注.昆虫种类多、分布广,因此昆虫抗菌肽具有很高的开发潜力和实际应用价值.但是,目前对于昆虫抗菌肽抗肿瘤能力的研究尚不够深入,对其作用机制还没有一套准确并且系统的理论.现在普遍认为昆虫抗菌肽的抗肿瘤机制与其抗菌机制类似,可以分为破坏细胞膜机制以及非破坏细胞膜机制,并且同一种昆虫抗菌肽可以通过多种方式来抑制甚至杀死肿瘤细胞,但是对正常真核细胞无明显的毒副作用.相较于传统化疗药物的无差别杀伤,昆虫抗菌肽在肿瘤治疗领域有着巨大潜力.本文简要综述了昆虫抗菌肽对肿瘤细胞的抑制作用及其作用机制,并对其开发潜力和实际应用价值进行了展望,以期为今后的研究提供理论支持.     

传粉昆虫下降背景下的授粉生态弹性: 内涵、机制和展望

全球传粉昆虫多样性正在下降, 如何保障农林生态系统传粉功能是当前研究的热点。理论上说, 传粉功能不仅与生态系统的传粉昆虫多样性相关, 还与生态系统的调节能力有关。近年来, 学者们逐渐认识到授粉生态弹性对传粉功能的影响。本文在回顾已有研究的基础之上, 总结传粉昆虫授粉生态弹性的内涵, 厘清授粉生态弹性与工程弹性、稳定性和抗性的异同。目前, 学者对授粉生态弹性形成机制开展广泛探讨, 提出功能冗余假说、密度补偿假说、响应多样性假说、连接周转假说和跨尺度弹性假说, 但这5个假说间的关系仍不清楚, 存在一词多义、词意混淆等现象。我们依次阐述功能冗余假说、密度补偿假说、响应多样性假说、连接周转假说和跨尺度弹性假说, 介绍不同假说中授粉生态弹性形成过程、研究热点和发展动态。通过解析授粉生态弹性的形成机制可知, 5个假说在内涵上存在紧密联系, 它们从不同空间尺度和研究对象下解释传粉昆虫授粉生态弹性的形成机制。未来授粉生态弹性研究将整合传粉昆虫群落动态和传粉功能动态的量化方法, 通过实验验证5个假说的合理性, 并揭示不同假说间的联系, 由此阐明授粉生态弹性的发生条件、形成阈值和动态规律。随着研究的深入, 授粉生态弹性理论有望用于指导农林生态系统传粉功能的经营管理。     

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.     

环境温度和体型大小对花绒寄甲成虫死亡率及产卵量的影响

[目的]花绒寄甲Dastarcus helophoroides是天牛类林木蛀干害虫的主要天敌昆虫,为提升花绒寄甲的人工繁育技术和繁育质量,在不同环境温度下,测试了不同体型大小的花绒寄甲对成虫死亡率和产卵量的影响.[方法]按成虫体型大小将花绒寄甲分成较大、较小和中等3组,根据前期不同温度下的饲养经验,分别测试成虫在20、24和28℃下的存活率和产卵量.[结果]体型相同的个体随环境温度升高死亡率增加;20℃时体型小的死亡率高,24℃和28℃各组死亡率无显著性差异;中等个体组在24℃和28℃下的产卵量大于在20℃下的产卵量;同一温度条件下,体型显著影响雌虫的产卵量,体型大者产卵量高.[结论]体型大小对成虫死亡率影响不明显,但对产卵量有较大影响.