華北大黑鰓金龜識別寄主植物揮發(fā)物的外周嗅覺感受機(jī)制
發(fā)布時間:2021-08-07 08:29
華北大黑鰓金龜(Holotrichia oblita Faldermann)是一種嚴(yán)重危害我國北方地區(qū)農(nóng)作物的地下害蟲。該昆蟲具有分布范圍廣、食性雜、為害嚴(yán)重等特點(diǎn),長期以來,使用農(nóng)藥等傳統(tǒng)方法對其進(jìn)行防控的效果不佳,同時造成了土壤環(huán)境破壞、天敵死亡等多種潛在威脅。因此,尋找一種對華北大黑鰓金龜?shù)木G色高效防控手段已經(jīng)迫在眉睫。近年來,越來越多的研究者從逆向化學(xué)生態(tài)學(xué)入手,通過研究昆蟲對寄主植物揮發(fā)物的外周嗅覺識別機(jī)制來開發(fā)昆蟲的行為調(diào)控劑。本文以華北大黑鰓金龜成蟲為研究對象,首先確定其寄主植物揮發(fā)物的種類,并通過觸角電位和Y管行為學(xué)實驗初步篩選對華北大黑鰓金龜行為有顯著吸引的化合物,為開發(fā)有效的行為調(diào)控劑提供候選化合物;隨后探究氣味受體(OR)和感受神經(jīng)元膜蛋白(SNMP)在華北大黑鰓金龜識別功能性化合物過程中發(fā)揮的作用,從而明確華北大黑鰓金龜對功能性寄主植物揮發(fā)物的外周嗅覺感受機(jī)制,為華北大黑鰓金龜?shù)姆乐魏烷_發(fā)有效的行為調(diào)控劑具有指導(dǎo)意義。主要結(jié)果如下:(1)對華北大黑鰓金龜25種寄主植物的150種揮發(fā)物進(jìn)行成蟲觸角電位反應(yīng)實驗,結(jié)果顯示,華北大黑鰓金龜?shù)某上x觸角在化合物濃度為1μg...
【文章來源】:東北師范大學(xué)吉林省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:74 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
植物-昆蟲之間的信息交流[18]
東北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-2氣味的轉(zhuǎn)運(yùn)過程[67]Fig1-2Odortransportprocess1.3氣味受體(OR)昆蟲是研究嗅覺系統(tǒng)的理想生物模型,因為昆蟲在神經(jīng)系統(tǒng)的控制下顯示出的嗅覺驅(qū)動行為要比哺乳動物簡單得多[34]。例如,在瘧疾蚊子——岡比亞按蚊(Anophelesgambiae)中,通過檢測人類皮膚中多種化學(xué)信號(包括乳酸、氨以及呼出氣體中的二氧化碳),從而進(jìn)行宿主定位。在煙草天蛾(Manducasexta)中,性信息素可以誘使幾英里以外的雄性個體開始刻板的飛行,以追求其潛在的伴侶[30]。昆蟲嗅覺系統(tǒng)的解剖學(xué)和生理學(xué)特性已在蝗蟲[31]、蟑螂、飛蛾和蜜蜂[32]等多個物種中得到了深入的研究[33][35]。氣味受體(OR)是昆蟲中重要的化學(xué)感覺受體家族成員之一,負(fù)責(zé)感受外界環(huán)境中的多種揮發(fā)性氣體分子[36]。1999年,昆蟲的首個OR基因在果蠅中發(fā)現(xiàn)[37][39]。隨著學(xué)者對果蠅,岡比亞按蚊和家蠶(Bombyxmori)等昆蟲嗅覺的研究,昆蟲的ORs及其同源配體的蛋白質(zhì)序列的可用數(shù)據(jù)在不斷增長,這為更好的解釋昆蟲嗅覺得分子識別問題提供了必要理論基礎(chǔ)[38][40]。從線蟲到脊椎動物,OR大多是有七個跨膜區(qū)的G蛋白偶聯(lián)受體(GProtein-CoupledReceptors,GPCR),能通過與特異性氣味分子的結(jié)合而被激活[41]。合適的配體與經(jīng)典GPCR的結(jié)合被認(rèn)為可誘導(dǎo)GPCR構(gòu)象變化,從而觸發(fā)G蛋白活化和第二信使的生成。有研究表明,在果蠅中,沒有遵循經(jīng)典的GPCR途徑,當(dāng)
東北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文13合物刺激,每種化合物刺激三次,每次刺激之間間隔2min。按順序依次進(jìn)行化合物刺激,在進(jìn)行10種化合物刺激后,重復(fù)測試石蠟油對照,測試觸角的敏感度。(6)選取觸角電位反應(yīng)排名前六的化合物,進(jìn)行濃度梯度測試。圖2-1EAG各部件連接示意圖A.微動操縱儀B.DC/AC放大器C.刺激氣體控制裝置D.顯示器及打印機(jī)E.雙目實體顯微鏡F.巴斯德管G.觸角H.腳踏板Fig2-1EAGcomponentsconnectiondiagramA.Micro-motionmanipulatorB.DC/ACPreamplifierC.StimulationgascontroldeviceD.MonitorsandprintersE.BinocularsolidmicroscopeF.PasteurtubeG.antennaH.Footpedal2.1.3.2Y管行為學(xué)實驗操作選取EAG相對反應(yīng)值排名前三的化合物進(jìn)行嗅覺選擇行為學(xué)實驗。操作如下:取一個直徑為2cm主臂長7cm雙臂長6cm的Y型管,洗凈隨后放入烘箱內(nèi)60℃熱風(fēng)烘30min去除Y管內(nèi)殘留的其他化合物。將Y型管的兩臂與純凈空氣相通,在兩臂的端部分別放置一條濾紙條,一端的濾紙條加入20μL的石蠟油作為對照,另外一端的濾紙條加入20μL的待測化合物,將待測蟲子放置在Y型管的中間通道,在紅光燈照射的條件下,待昆蟲穩(wěn)定后,開始計時,當(dāng)昆蟲到達(dá)Y型管的任意一臂的中間位置,并停留時長達(dá)到1min,記為有效選擇,若昆蟲5min內(nèi)未進(jìn)行選擇,則記為未選擇。每種待測化合物需要用70頭華北大黑鰓金龜成蟲(雌雄各半)進(jìn)行測試,為了避免誤差,每測試3-4頭成蟲,需要變換對照和化合物的方向。實驗完成后,需要用酒精將兩臂擦干凈,在自
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]華北大黑鰓金龜植物源引誘劑配方篩選及引誘效果[J]. 李曉峰,曹雅忠,尹姣,張帥,李金橋,李克斌. 植物保護(hù)學(xué)報. 2020(01)
[2]昆蟲外周嗅覺系統(tǒng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 杜立嘯,劉楊,王桂榮. 中國科學(xué):生命科學(xué). 2016(05)
[3]河南部分地區(qū)花生田地下害蟲發(fā)生情況調(diào)查[J]. 羅宗秀,李克斌,曹雅忠,尹姣,張杰,張靜濤,尚光強(qiáng). 植物保護(hù). 2009(02)
[4]昆蟲觸角感器的種類及其生理生態(tài)學(xué)意義[J]. 那杰,于維熙,李玉萍,董鑫,焦嬌. 沈陽師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2008(02)
[5]京郊草坪蠐螬的種類和為害特點(diǎn)[J]. 羅晨,郭曉軍,張芝利. 昆蟲學(xué)報. 2008(01)
[6]蓖麻葉對華北大黑鰓金龜引誘作用的研究[J]. 張艷玲,袁螢華,原國輝,郭線茹,羅梅浩. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2006(01)
[7]蔗扁蛾觸角掃描電鏡觀察[J]. 沈杰,樓兵干,沈幼蓮,高其康. 浙江林業(yè)科技. 2005(06)
[8]銅綠麗金龜成蟲防治方法[J]. 蘭杰,秦河,康小龍,李華清,穆素華. 四川林業(yè)科技. 2001(03)
[9]花生田金龜防治技術(shù)研究[J]. 宋協(xié)松,宋文武,張吉民,劉元文,葛寶明. 華東昆蟲學(xué)報. 1996(01)
本文編號:3327451
【文章來源】:東北師范大學(xué)吉林省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:74 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
植物-昆蟲之間的信息交流[18]
東北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-2氣味的轉(zhuǎn)運(yùn)過程[67]Fig1-2Odortransportprocess1.3氣味受體(OR)昆蟲是研究嗅覺系統(tǒng)的理想生物模型,因為昆蟲在神經(jīng)系統(tǒng)的控制下顯示出的嗅覺驅(qū)動行為要比哺乳動物簡單得多[34]。例如,在瘧疾蚊子——岡比亞按蚊(Anophelesgambiae)中,通過檢測人類皮膚中多種化學(xué)信號(包括乳酸、氨以及呼出氣體中的二氧化碳),從而進(jìn)行宿主定位。在煙草天蛾(Manducasexta)中,性信息素可以誘使幾英里以外的雄性個體開始刻板的飛行,以追求其潛在的伴侶[30]。昆蟲嗅覺系統(tǒng)的解剖學(xué)和生理學(xué)特性已在蝗蟲[31]、蟑螂、飛蛾和蜜蜂[32]等多個物種中得到了深入的研究[33][35]。氣味受體(OR)是昆蟲中重要的化學(xué)感覺受體家族成員之一,負(fù)責(zé)感受外界環(huán)境中的多種揮發(fā)性氣體分子[36]。1999年,昆蟲的首個OR基因在果蠅中發(fā)現(xiàn)[37][39]。隨著學(xué)者對果蠅,岡比亞按蚊和家蠶(Bombyxmori)等昆蟲嗅覺的研究,昆蟲的ORs及其同源配體的蛋白質(zhì)序列的可用數(shù)據(jù)在不斷增長,這為更好的解釋昆蟲嗅覺得分子識別問題提供了必要理論基礎(chǔ)[38][40]。從線蟲到脊椎動物,OR大多是有七個跨膜區(qū)的G蛋白偶聯(lián)受體(GProtein-CoupledReceptors,GPCR),能通過與特異性氣味分子的結(jié)合而被激活[41]。合適的配體與經(jīng)典GPCR的結(jié)合被認(rèn)為可誘導(dǎo)GPCR構(gòu)象變化,從而觸發(fā)G蛋白活化和第二信使的生成。有研究表明,在果蠅中,沒有遵循經(jīng)典的GPCR途徑,當(dāng)
東北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文13合物刺激,每種化合物刺激三次,每次刺激之間間隔2min。按順序依次進(jìn)行化合物刺激,在進(jìn)行10種化合物刺激后,重復(fù)測試石蠟油對照,測試觸角的敏感度。(6)選取觸角電位反應(yīng)排名前六的化合物,進(jìn)行濃度梯度測試。圖2-1EAG各部件連接示意圖A.微動操縱儀B.DC/AC放大器C.刺激氣體控制裝置D.顯示器及打印機(jī)E.雙目實體顯微鏡F.巴斯德管G.觸角H.腳踏板Fig2-1EAGcomponentsconnectiondiagramA.Micro-motionmanipulatorB.DC/ACPreamplifierC.StimulationgascontroldeviceD.MonitorsandprintersE.BinocularsolidmicroscopeF.PasteurtubeG.antennaH.Footpedal2.1.3.2Y管行為學(xué)實驗操作選取EAG相對反應(yīng)值排名前三的化合物進(jìn)行嗅覺選擇行為學(xué)實驗。操作如下:取一個直徑為2cm主臂長7cm雙臂長6cm的Y型管,洗凈隨后放入烘箱內(nèi)60℃熱風(fēng)烘30min去除Y管內(nèi)殘留的其他化合物。將Y型管的兩臂與純凈空氣相通,在兩臂的端部分別放置一條濾紙條,一端的濾紙條加入20μL的石蠟油作為對照,另外一端的濾紙條加入20μL的待測化合物,將待測蟲子放置在Y型管的中間通道,在紅光燈照射的條件下,待昆蟲穩(wěn)定后,開始計時,當(dāng)昆蟲到達(dá)Y型管的任意一臂的中間位置,并停留時長達(dá)到1min,記為有效選擇,若昆蟲5min內(nèi)未進(jìn)行選擇,則記為未選擇。每種待測化合物需要用70頭華北大黑鰓金龜成蟲(雌雄各半)進(jìn)行測試,為了避免誤差,每測試3-4頭成蟲,需要變換對照和化合物的方向。實驗完成后,需要用酒精將兩臂擦干凈,在自
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]華北大黑鰓金龜植物源引誘劑配方篩選及引誘效果[J]. 李曉峰,曹雅忠,尹姣,張帥,李金橋,李克斌. 植物保護(hù)學(xué)報. 2020(01)
[2]昆蟲外周嗅覺系統(tǒng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 杜立嘯,劉楊,王桂榮. 中國科學(xué):生命科學(xué). 2016(05)
[3]河南部分地區(qū)花生田地下害蟲發(fā)生情況調(diào)查[J]. 羅宗秀,李克斌,曹雅忠,尹姣,張杰,張靜濤,尚光強(qiáng). 植物保護(hù). 2009(02)
[4]昆蟲觸角感器的種類及其生理生態(tài)學(xué)意義[J]. 那杰,于維熙,李玉萍,董鑫,焦嬌. 沈陽師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2008(02)
[5]京郊草坪蠐螬的種類和為害特點(diǎn)[J]. 羅晨,郭曉軍,張芝利. 昆蟲學(xué)報. 2008(01)
[6]蓖麻葉對華北大黑鰓金龜引誘作用的研究[J]. 張艷玲,袁螢華,原國輝,郭線茹,羅梅浩. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2006(01)
[7]蔗扁蛾觸角掃描電鏡觀察[J]. 沈杰,樓兵干,沈幼蓮,高其康. 浙江林業(yè)科技. 2005(06)
[8]銅綠麗金龜成蟲防治方法[J]. 蘭杰,秦河,康小龍,李華清,穆素華. 四川林業(yè)科技. 2001(03)
[9]花生田金龜防治技術(shù)研究[J]. 宋協(xié)松,宋文武,張吉民,劉元文,葛寶明. 華東昆蟲學(xué)報. 1996(01)
本文編號:3327451
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