摘要: 【目的】苔原是一种极地景观类型,本研究调查了长白山苔原带昆虫的物种组成与时间动态,以期为苔原带昆虫保护以及昆虫与苔原植物协同进化研究提供基础依据。【方法】2005-2007年每年6-9月,在长白山北坡、西坡苔原带利用网捕、灯诱、巴氏罐法采集昆虫标本。【结果】2005-2007年从长白山苔原带共获得昆虫标本4 634头,隶属于11目105科550种,其中鳞翅目、鞘翅目、膜翅目、双翅目的种类和个体数量较为丰富,这4个类群的物种数与个体数的最高峰都出现在7月份。对应分析显示,鳞翅目昆虫对7月份,鞘翅目昆虫对8和9月,膜翅目和双翅目昆虫对6月的适应性较强。苔原带7月份昆虫的物种数(382种)、个体数(2 571个个体)和多样性指数(4.673)都最高,物种数和个体数在9月份最低,仅22种265个个体。不同月份昆虫的物种数与个体数之间呈显著正相关(R=0.992)。不同月份间昆虫的相似性低(相似性系数<0.20)。【结论】长白山苔原带昆虫多样性较低,7月为昆虫的活跃高峰期,9月昆虫的个体数和物种数均较少。鳞翅目昆虫的物种最丰富,对7月份气侯的适应性相对较强,鞘翅目对季节变化的适应能力强于其他类群,在维持苔原带生态平衡中起着重要作用。

摘要: 昆虫卓越的爬行和附着能力来源于其精细的功能性黏附系统。根据形态结构的不同,昆虫的黏附系统可分为光滑型黏附垫和刚毛型黏附垫两种类型,二者在分泌液的支持下均能附着于几乎所有的光滑或粗糙的物体表面,而且这两种类型的黏附垫与界面的附着的形成均主要依赖于范德华力。本文综述了昆虫足的附着机制,包括光滑型和刚毛型两种黏附垫的结构和其形成附着的机理,以及黏附垫分泌液的功能、组成成分和释放机制,阐明了昆虫如何巧妙地解决稳定附着和快速脱附这一矛盾的问题,讨论了诸如界面的理化性质和环境湿度等环境因素对昆虫附着的影响,以期帮助人们深入地理解昆虫足的附着机制,并为其在仿生学等方面的应用提供理论依据。

摘要: 【目的】探讨家蚕Bombyx mori的潜在驯化基因——转录因子ZnF-706在鳞翅目(Lepidoptera)昆虫进化过程及家蚕驯化过程中的分子进化格局;并基于CRISPR/Cas9家蚕基因组编辑平台,探讨ZnF-706基因在家蚕中的功能。【方法】首先分析了家蚕ZnF-706序列特征,并利用已发表芯片数据调研该基因在家蚕幼虫组织中的表达格局;利用Phylogenetic Analysis byMaximum Likelihood (PAML)分支检验方法,分析该基因在鳞翅目不同类群中的分子进化格局。基于已发表的家蚕-野桑蚕Bombyx mandarina群体基因组多态性数据,对ZnF-706进行基因区域人工选择信号分析;对ZnF-706基因上游2 kb的调控区域进行单核苷酸多态性位点频率检测,发掘在家蚕群体中固定下来的突变位点;针对突变位点所在区域进行转录因子结合活性预测。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除ZnF-706基因,获得纯和突变体;以野生型家蚕为对照,检测突变体的茧重及蛹重变化。【结果】家蚕ZnF-706的编码蛋白具有典型的锌指蛋白结构域。ZnF-706在家蚕5龄第3天幼虫各组织中广泛表达,尤其表皮、脂肪体和生殖腺中有很高的表达量;该基因在鳞翅目、蚕蛾总科(Bombycoidea)及天蚕Antherea yamamai 3个分支中均呈现快速进化信号,在家蚕中有强烈的人工选择信号。该基因所在基因组区域的家蚕-野桑蚕种群分歧度参数Fst明显升高,家蚕群体中的群体多样性π明显降低,表明它位于一个选择扫荡区域内;该基因在家蚕-野桑蚕中的9个SNP位点存在于上游调控区,并位于转录因子结合活性区域内。该基因的纯合家蚕突变体ΔZn F-706生存力减弱,并且茧重以及蛹重与野生型家蚕相比都显著降低。但与黑腹果蝇Drosophila melanogaster中不同的是,家蚕中该基因的突变并不致死。【结论】ZnF-706可能在鳞翅目尤其是泌丝昆虫中进化,并在家蚕驯化过程中受到选择压力,提示其对于特征性状茧丝的变异可能发挥作用。该基因可能通过对丝蛋白基因的直接调控,或通过影响家蚕的生长发育而间接地影响茧丝性状。本研究不仅为探究家养动物人工选择机制提供了来自昆虫类材料的独有证据,也为后续深入开展家蚕重要经济性状的转录调控研究提供线索。

摘要: 【目的】未来数十年的气候变化预计会是造成很多物种生境丧失的一个重要因素。对适应能力相对脆弱的地方性物种,预测气候变化对其生境的影响将对生物多样性保护具有重要意义。【方法】本文基于最大熵模型,对珍稀蝉科中国特有种枯蝉Subpsaltria yangi在当前和未来气候条件下的生境适宜度进行了评估。【结果】结果表明,枯蝉主要局限分布于黄土高原及邻近地区。预计至2050年,即使在温和的气候变化情景下,枯蝉的生境面积也会明显减少。影响枯蝉栖息地分布的关键因素为年平均气温、最冷月的最低气温、最冷季的平均气温和最潮湿月份的降水量。枯蝉现存种群栖息地应当受到保护,甘肃天水和陕西延安地区应作为枯蝉分布的核心区予以保护,以应对气候变化对其生境带来的影响。【结论】本研究获得的枯蝉适宜生境分布图可以为该稀有物种的新种群发现、现生种群分布地土地规划管理以及有效的自然保护区设立提供重要信息。

摘要: 在植物与植食性昆虫协同进化过程中,植物在不断完善其防御反应,同时植食性昆虫也在选择压下不断适应植物防御反应。植食性昆虫适应植物防御反应存在多样性。昆虫能够利用其唾液中的效应因子抑制或弱化植物防御反应,激活其肠道中的某些特异性蛋白阻断植物防御性次生代谢物的产生或者将其直接降解,以及通过其携带微生物间接抑制植物防御反应。此外,昆虫还能够通过产卵、虫害诱导植物挥发物、识别植物防御物质等方式适应植物的防御反应。本文综述了植食性昆虫如何利用各种效应因子适应寄主植物防御反应的研究进展。