摘要: 【目的】鉴定中华按蚊Anopheles sinensis、冈比亚按蚊Anopheles gambiae、埃及伊蚊Aedes aegypti和致倦库蚊Culex quinquefasciatus 4种重要医学媒介蚊虫的离子受体基因IR8a与IR25a以及代表性的iGluRs基因和IRs基因,研究这些基因的特征及其系统发育关系,确定IR8a与IR25a基因在离子谷氨酸受体基因中的分类地位。【方法】以黑腹果蝇Drosophila melanogaster的iGluRs和IRs基因序列作为询问序列,用BLASTP和BLASTN方法分别搜索中华按蚊、冈比亚按蚊、埃及伊蚊和致倦库蚊的基因组数据库,以鉴定这4个种内的iGluRs和IRs基因序列;用生物信息学方法比较分析鉴定获得的IR8a与IR25a及代表性的iGluRs和IRs基因氨基酸序列的特征;用最大似然法、贝叶斯法和最大简约法构建并讨论这些基因氨基酸序列的系统发育关系;用PAML软件计算这些基因的dN/dS(ω)值并分析其选择压力。【结果】通过对中华按蚊、冈比亚按蚊、埃及伊蚊和致倦库蚊中离子谷氨酸受体基因进行生物信息学鉴定,获得了所有IR8a和IR25a基因,24个代表性的iGluRs基因和30个代表性的IRs基因的序列。特征比较和系统发育关系分析结果表明,在4种蚊虫和黑腹果蝇中IR8a与IR25a基因的氨基酸序列长度与iGluRs的更接近,其平均值远大于其他IRs的;IR25a和IR8a有与传统iGluRs相同的氨基酸末端区域(amino-terminal domain,ATD),虽然IR8a的序列不太保守,而IRs则没有ATD;IR8a与IR25a序列有与传统iGluRs一样保守的配体结合区S1和S2,而IRs没有。所有这些基因的ω值远小于1,意味着这些基因在进化过程中都经历了纯化选择,而IR8a与IR25a的ω值更接近iGluRs。此外,IR8a与IR25a还有与non-NMDA相似的特异性位点,而这些位点在IRs不存在。再者,IR8a和IR25a与non-NMDA聚在一枝,形成一个姐妹群,群内序列间的遗传距离小于本研究中任何其他序列间的距离。根据这些研究结果,我们将IR8a与IR25a分类进入传统iGluRs中的non-NMDA类型,并命名为Putative受体。【讨论】本研究构建了蚊虫iGluRs和IRs基因的信息框架,确定了IR8a与IR25a基因的分类地位,对进一步的功能研究具有重要意义。

摘要: 【目的】为了探究驱避机理,此前选择萜类驱避化合物及与DEET(避蚊胺)具有类似结构的酰胺类驱避化合物,开展了驱避化合物与引诱气味组分(L-乳酸、羧酸等)缔合作用对驱避活性影响的研究。为了扩大驱避化合物的类型,本研究选择另外一组43个酰胺类驱避化合物,计算了它们与蚊虫引诱物氨之间的双分子缔合作用,以及该缔合作用对驱避活性的影响,从而为驱避机理研究提供帮助。【方法】用Gaussian 03软件优化驱避化合物单体和双分子缔合体的三维结构式;通过Ampac和Codessa软件建立结构与驱避活性之间的定量构效关系模型。【结果】驱避化合物与氨分子的缔合距离、角度和缔合能量分别是2.23.0,128180°和1425 k J/mol;最佳四参数模型中R2为0.8987,其中2个参数来自驱避化合物单体,分别是(1/6)X GAMMA polarizability(DIP)和ESPminimum net atomic charge for an H atom,另外2个参数来自双分子缔合体,分别是ESP-DPSA-2 difference in CPSAs(PPSA2-PNSA2)[Quantum-Chemical PC]和Minimum valency of a C atom。模型检验中训练集和测试集的相关系数平方的平均值分别为0.9013和0.8666。【结论】驱避化合物与氨分子之间存在弱氢键力缔合作用,驱避化合物分子的极化度及其与氨分子之间的极性相互作用、缔合体中分子间键相互作用及其电荷分布均对驱避活性产生显著影响,说明双分子缔合对驱避活性具有显著影响。模型检验表明最佳四参数模型具有良好的稳定性和预测能力。本研究可为寻找新型蚊虫驱避剂和揭示蚊虫驱避剂的作用机理提供参考。

摘要: 蚊虫作为重要的病媒生物,其大多数种类在成虫阶段需要取食糖餐,且对不同糖餐组分表现出不同偏好。同时,糖餐行为具有特定的时辰节律。野外条件下,不同成蚊对不同开花植物及其果实具有不同的偏好,不同糖餐植物对成蚊的存活率、寿命、繁殖力的影响各不相同。成蚊对糖餐的定位与植物挥发物有关,目前已有多种糖餐植物的活性挥发物被鉴定。含毒糖诱剂对多种成蚊具有良好的防治效果,人们已将其用于多种病媒生物的防治及蚊媒病毒的检测。利用糖餐植物挥发物研发出蚊虫引诱剂,在降低蚊媒疾病风险方面具有广阔的应用前景。本文对成蚊取食糖餐的习性、成蚊偏好的糖餐植物相关研究以及如何利用成蚊的糖餐行为来进行蚊虫防制等进行了综述。

摘要: 【目的】驱避剂是防止蚊虫叮咬的良好个人防护用品,但其作用机理一直未被解释清楚。本研究利用化学计算手段对4种重要的人体引诱物(乙酸、丙酸、丁酸和戊酸)与22个萜类驱避化合物的缔合作用以及该作用对驱避活性的影响进行了研究,以期为蚊虫驱避机理研究提供新思路。【方法】利用GAUSS View软件构建引诱化合物分子、驱避化合物分子以及二者可能形成的缔合体结构,再利用GAUSSIAN软件优化所有结构,并计算它们的能量和各类参数;借助AMPAC和CODESSA软件计算出所有结构的描述符;以萜类驱避化合物对白纹伊蚊Aedes albopictus校正驱避率的对数值(logCRR)为活性数据,利用CODESSA软件建立描述符与驱避活性的定量构效关系模型。【结果】4种羧酸与萜类驱避化合物相互缔合的缔合能量大多在1820 kJ/mol之间,缔合距离和角度分别在2.02.5和110°180°内波动,符合氢键相互作用的特征。4个最优定量构效关系模型的R2值均大于0.9,模型中的参数都包含缔合体的描述符,表明引诱物-驱避物缔合作用与校正驱避率的对数值显著相关。【结论】4种羧酸与萜类驱避化合物之间存在中等强度的氢键缔合作用,该缔合作用对驱避活性具有重要影响。研究初步揭示了引诱物-驱避物缔合作用的存在,也为从新的角度研究蚊虫驱避机理提供了前期研究基础。

摘要: 蚊虫主要依赖嗅觉系统与外界环境进行化学信息交流。蚊虫通过嗅觉感受系统寻找食物、配偶和产卵场所,进而做出相应的行为反应。本文综述了近年来蚊虫嗅觉系统对气味信号神经传导机制的研究进展。蚊虫的嗅觉感器主要位于触角和下颚须,触角上的毛形感器和锥形感器感受氨水、乳酸、羧酸类化合物等人体和其他动物释放的微量气味物质,下颚须上的锥形感器则感受呼出的二氧化碳以及一些其他的挥发性物质;蚊虫嗅觉感器内部有受体神经细胞,其上分布有嗅觉受体蛋白,蚊虫对外界环境的化学感受就是通过气味物质与这些受体蛋白互作而得以实现;根据对不同气味物质的反应谱差异,嗅觉神经细胞被分为不同的功能类型;来自嗅觉神经细胞的神经信号进一步从外周传导至中枢神经中脑触角叶内的神经小球,在此对信息进行初步的处理,通过评估嗅觉神经细胞的反应和触角叶内的神经小球相应被激活的区域,不同小球被分别命名;最后,神经信号继续整合,由投射神经传向前脑,最终引发一系列昆虫行为反应。这些研究从理论上剖析了气味信号在蚊虫嗅觉系统中的神经转导通路,对于我们深刻理解蚊虫的嗅觉系统具有重要意义,同时也有助于进一步理解其他昆虫甚至人类的气味识别机制及进行更深层次神经科学的探索。