摘要: 灵敏、复杂的嗅觉对于昆虫的生存和繁殖至关重要。触角是昆虫主要的嗅觉器官,其表面覆盖着大量各种类型的嗅觉感受器,这些感受器能够感受环境中的挥发性化合物,并将感受到的化学信号转化为电信号。电信号首先经嗅觉受体神经元传递到大脑中的初级嗅觉中枢触角叶,不同来源的信号在此被初步整合加工,再经投射神经元投射到高级神经中枢蘑菇体和侧角叶,蘑菇体主要与后天的气味学习行为有关,而侧角叶主要负责先天的气味行为反应。本文以模式昆虫果蝇和鳞翅目昆虫为主,综述了昆虫嗅觉中枢系统对外周信号整合编码的研究进展。研究人员依靠黑腹果蝇Drosophila melanogaster遗传操作技术的便利在该领域取得了快速进展,系统阐释了初级嗅觉中枢对气味信息的整合与向下传递以及高级嗅觉中枢对这些信息的再次加工。由于遗传操作的限制,其他昆虫与果蝇相比研究进展较慢,目前研究主要局限于对鳞翅目昆虫中枢神经系统的结构解剖和触角叶内各类神经元的记录等。因此,我们建议展开以下研究:(1)利用模式昆虫果蝇,全面解析侧角叶对气味信息的编码,阐明其对各类气味特异行为反应的神经机制;(2)大力发展非模式昆虫的遗传操作技术,结合双光子钙离子成像等新技术,阐明重要化合物在特定害虫脑中的投射、多种信号在害虫脑中如何进行整合加工,进而产生相应的行为反应。

摘要: 昆虫是地球上最大的动物类群,在长期的进化过程中形成了复杂的感受系统,其中以化学感受(嗅觉和味觉)最为重要。气味受体(odorant receptor, OR)和味觉受体(gustatory receptor, GR)分别在嗅觉和味觉中起关键作用,但近年发现离子型受体(ionotropic receptor, IR)也在一些化学感受中发挥作用,有些IR还参与温度和湿度等非化学感受。IR家族由离子型谷氨酸受体(ionotropic glutamate receptor, iGluR)进化而来,具有典型的3个跨膜结构域;与OR相似,每个IR至少需要一个共受体(co-receptor)才能发挥功能,现已发现4个IR共受体(IR8a, IR25a, IR76b和IR93a);两个或多个IR可以共表达于同一个嗅觉神经元,IR间的不同组合导致神经元不同的气味反应谱。一种昆虫通常含有几个到上百个不等的IR,其中部分IR为触角特异表达,但绝大多数IR的功能及其作用机制仍不清楚。本文综述了IR的结构和进化以及昆虫IR基因鉴定、表达和功能等方面的研究进展,以期为深入研究昆虫IR的功能、作用机制及在害虫防治中的应用提供参考。

摘要: 【目的】苹果绵蚜Eriosoma lanigerum、绣线菊蚜Aphis citricola和梨网蝽Stephanitis nashi是苹果园的一类重要害虫,它们以刺吸式口器对苹果树造成不同程度的危害。本研究旨在明确这3种刺吸式昆虫在苹果树上取食行为差异。【方法】利用刺吸电位(electrical penetration graph, EPG)技术对苹果绵蚜和绣线菊蚜成虫在苹果苗韧皮部和非韧皮部上的EPG指标,以及苹果绵蚜、绣线菊蚜和梨网蝽成虫在苹果苗上的取食行为进行了比较分析,分析了这3种害虫的成虫在苹果苗上取食8 h各种波形平均持续时间的占比。【结果】结果表明,苹果绵蚜和绣线菊蚜成蚜在苹果苗上均产生6种取食波形,即非刺探波(np)、路径波(C)、意外穿刺细胞非主动取食细胞波(pd)、木质部取食波(G)、韧皮部唾液分泌波(E1)和韧皮部取食波(E2);而梨网蝽成虫取食过程中只产生非刺探波(np)、表皮刺穿波(A)、叶肉细胞取食波(Gc)和木质部取食波(E)4种波形。从蚜虫在苹果苗非韧皮部上取食的EPG指标看,苹果绵蚜成蚜pd波平均时间显著高于绣线菊蚜的,而刺探次数、np波总时间和pd波次数均显著低于绣线菊蚜的。从蚜虫在苹果苗韧皮部上取食的EPG指标来看,除第1次出现E2波的时间外,各指标没有显著差异。从3种害虫在苹果苗上取食8 h各波形的占比来看,梨网蝽成虫的np波总时间所占比例最高(53%),其次是绣线菊蚜成虫的(24%),苹果绵蚜成虫的最低(为1%)。同时,苹果绵蚜和绣线菊蚜成虫取食波为E2波,所占总时间比例分别为35%和25%,而梨网蝽的取食波为Gc波(占总时间比例为36%)和E波(占总时间比例为11%)。【结论】本研究阐释了苹果园刺吸式口器害虫的生态位分离和取食行为学机制,为果园刺吸式口器害虫的综合治理提供了理论依据。

摘要: 在过去的几十年中,昆虫不育技术(sterile insect technique, SIT)已被用于防治农业害虫和人类健康相关的病媒害虫。相较于传统的农药控制策略,昆虫不育技术具有物种特异性和环境友好型等特点。通过释放不育雄虫的昆虫不育技术的主要障碍是在大规模饲养阶段将雄性与雌性分离,从而提高这些防治方法的成本效率,并防止释放携带和传播疾病的雌性群体。目前大多数针对双翅目害虫的遗传防治策略没有进行性别分离,少数害虫性别分离方法是基于蛹的大小或者雌雄蛹羽化时间差异进行人工识别和机械识别分离。双翅目昆虫性别决定及分化分子机制多种多样,其性别决定主要信号差异巨大,其多种性别决定基因已用于性别分离系统的开发。性比失衡性别分离策略通过破坏性别决定途径关键基因的表达获得雄性偏向后代,雌性条件性致死分离策略利用性别决定关键基因的雌雄选择性剪接差异实现性别分离,这两种性别分离策略目前正在害虫不育防治中接受大规模饲养应用评估,而基于双翅目昆虫雌雄性二态和基因标记发展的可视化性别分离策略也已成功实现多种害虫的性别分离。我们对性比失衡分离策略、雌性条件性致死分离策略和可视化性别分离策略在双翅目害虫中的研究进展进行了综述,重点评估了这些方法在雄虫大规模饲养和释放的应用潜力,以期在更完善的性别分离技术支持下为害虫防治研究取得更多突破性进展。

摘要: 【目的】为明确东亚小花蝽Orius sauteri对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda幼虫的捕食能力及生物防治潜能。【方法】在室内条件下测定了东亚小花蝽3, 4和5龄若虫以及雌成虫对不同密度的草地贪夜蛾1龄幼虫的捕食能力;采用Holling II模型拟合计算东亚小花蝽对草地贪夜蛾的捕食功能反应和寻找效应。【结果】东亚小花蝽3, 4和5龄若虫以及雌成虫对草地贪夜蛾1龄幼虫的捕食功能反应均符合Holling II模型,东亚小花蝽雌成虫对草地贪夜蛾1龄幼虫的日捕食能力(a′/T_h)最强,为15.85头;最大理论捕食量(1/T_h)最大,为23.26头/d;处理单头猎物所需时间最短,为0.043 d;东亚小花蝽4龄若虫对草地贪夜蛾1龄幼虫的日捕食能力(a′/T_h)最低,仅为10.85头。东亚小花蝽对草地贪夜蛾1龄幼虫的捕食量与猎物密度呈正相关,而寻找效应与猎物密度呈负相关。【结论】研究表明东亚小花蝽对草地贪夜蛾1龄幼虫具有较好的捕食能力。这些研究结果为正确评价东亚小花蝽对草地贪夜幼虫的生防潜能提供了理论依据。