昆虫外周嗅觉系统研究进展

嗅觉作为昆虫感知外界环境的主要手段之一,在觅食、防御、交配、繁殖、信息交流及栖息地选择等方面起着十分重要的作用。研究环境中或来自生物体的气味分子作用于昆虫感觉器官引起昆虫产生行为反应的机制,有助于人们了解昆虫的寄主识别、种间互作和种内交流等行为及制定害虫治理和益虫保护等策略。本文对昆虫嗅觉系统中气味分子的传导过程,及外周嗅觉系统相关蛋白的功能及研究现状进行综述。气味分子通过嗅觉感受器进入外周嗅觉系统,进而转化为电信号进入中枢神经系统进行加工处理。气味结合蛋白与气味分子进行结合,并将其运输到气味受体;化学感受蛋白也能够与气味分子结合,但其在昆虫体内具有更为广泛的功能;气味受体具有识别气味结合蛋白或化学感受蛋白传递而来的气味分子的功能,并将这种化学信号转化为电信号;离子受体在外周嗅觉系统具有和气味受体相似的作用,但其气味反应谱更窄;感觉神经元膜蛋白在气味分子的传递过程中可能起到的重要作用;气味降解酶也存在多种降解气味分子的假说。通过对昆虫外周嗅觉系统的研究进展进行梳理,为今后研究昆虫外周嗅觉系统提供参考。     

昆虫气味受体研究进展

昆虫的嗅觉是其行为感觉的一种重要信号输入来源,在昆虫的气味识别过程中有多种蛋白质参与,它们在调控昆虫的取食、群集、交尾和产卵等一系列行为中起着重大作用,这些与昆虫嗅觉相关的蛋白主要包括气味结合蛋白(Odorant-binding Proteins,OBPs)、化学感受蛋白(Chemosensory Proteins,CSPs)、气味受体(Odorant Receptors,ORs)、离子型受体(Ionotropic Receptors,IRs)、感觉神经元膜蛋白(Sensory Neuron Membrane Proteins,SNMPs)和气味降解酶(Odorant degrading enzyme)等.其中,气味受体是嗅觉系统中的关键成员之一,具有识别气味分子并向下游传递嗅觉信号的重要作用,其介导的气味分子与嗅觉神经元树突上气味受体的专一性结合是重要的嗅觉识别基础.气味受体主要分为两类:传统气味受体和非典型性气味受体,传统气味受体具有识别气味分子的功能,在不同昆虫间的同源性较低;非典型性气味受体不能识别气味分子,它与普通气味受体共表达,协助它们完成对气味分子的识别,在不同昆虫间非典型性气味受体的序列较为保守.气味受体的功能验证主要采用培养细胞系法、电压钳技术和果蝇"空神经元"法,研究昆虫气味受体的功能可为寻找气味配体,开发针对害虫的食物引诱剂和驱避剂、性诱剂以及聚集信息素等奠定理论基础.文章从气味受体的鉴定与分类、结构、表达、系统进化关系以及功能等方面综述了国内外关于气味受体的研究进展,为昆虫嗅觉机制的研究及害虫的预防和治理提供参考.     

天牛嗅觉感受相关蛋白研究进展

天牛是鞘翅目中危害经济林木和园林绿化树木的一类钻蛀性害虫,常造成严重的生态破坏和经济损失。经过长期进化,天牛形成了与寄主定位、取食、交配和产卵等行为相关的复杂嗅觉系统。昆虫对外界化学物质的感知有多种蛋白质参与,其中气味结合蛋白(Odorant binding proteins,OBPs)、化学感受蛋白(Chemosensory proteins,CSPs)和气味受体(Odorant receptors,ORs)为感知过程的重要参与者,对昆虫行为学研究具有重要意义。从以上3种嗅觉相关蛋白基因的克隆、组织表达特征和功能研究等方面综述天牛嗅觉相关蛋白的研究进展,为天牛嗅觉蛋白参与化学物质感知过程研究提供参考。     

昆虫感受气味物质的分子机制

在昆虫触角中,位于嗅觉感器神经树突膜上的气味受体蛋白与同源配位体相互作用将化学信号转换为神经活动.在与气味受体相互作用前,这些疏水性的配位体必须进入和穿过含有高度聚集气味降解酶的水环境,气味分子和气味结合蛋白OBP相互作用,在水腔和感器的表皮毛壁的交界面上与气味分子结合,通过扩散穿过水腔,将气味运送到神经细胞膜受体.接收后传入中枢神经系统.中枢神经系统对所有感官器官接收信号进行整合,最后使效应器官产生行为反应.对昆虫感受气味物质的分子机制进行了探讨.     

金龟子嗅感器及嗅觉机理的研究进展

昆虫利用触角上的嗅觉感受器来识别化学信号。金龟子触角的嗅觉感受器为板形感器和锥形感器。与鳞翅目昆虫一样,金龟子嗅感器对化学气味具有选择性,并且雌雄两性间常常存在嗅觉差异。目前金龟子嗅觉信号转导的分子生物学研究也开展起来,已鉴定了多种金龟子的气味结合蛋白(OBP)和信息素结合蛋白(PBP),同一类群金龟子的PBPs相互之间同源性很高。     

昆虫嗅觉机制的研究进展

嗅觉机制对于昆虫选择栖息地、获得食物、趋利避害、传递讯息、群集以及繁殖等许多行为起到重要作用。因此,通过研究昆虫嗅觉系统,可以阐释嗅觉发生过程中的普遍机理,还有助于理解昆虫嗅觉活动与其整个生命活动之间的联系,进而为高等动物特别是人的嗅觉研究提供科学依据。并且通过对昆虫嗅觉机理的研究,发展出了一系列新的害虫治理方法,为害虫防治提供了新的思路。近年来,随着生物化学、分子生物学、昆虫行为学和昆虫电生理学的深入研究,科技人员发现了许多相关的嗅觉活性分子和嗅觉相关基因,从分子层面对昆虫嗅觉机制进行解释。本文综述了气味信号通过嗅感器转变为电信号,并由昆虫触角叶编码整合,最终传递到前脑整个过程中所涉及的分子组件及昆虫体内生理生化等方面有关进展。     

实蝇类昆虫利用视觉和嗅觉定位寄主的分子基础及应用

在昆虫与植物协同进化过程中,昆虫成功定位寄主植物决定其食性及生态位.实蝇类昆虫是世界范围内分布的重要果蔬害虫,在定位寄主植物过程中,实蝇视觉和嗅觉发挥重要作用,利用寄主颜色和气味模拟的诱捕装置能够有效诱杀实蝇,但诱杀效果参差不齐.因此,本文对实蝇类昆虫视觉、嗅觉定位寄主植物的行为和相关分子基础进行了阐述,介绍了有关的应...     

昆虫对气味信息素的感受机制

昆虫触角拥有灵敏的嗅觉系统,用以感知环境中对其生存繁衍至关重要的气味信息。气味信息素经感受器上的小孔进入,与血淋巴内的气味结合蛋白结合后,导致其结构变化,从而完成信息素到受体的传递。由信息素受体组成的离子通道在与信息素结合后,可以直接或经由环核苷酸途径打开离子通道,引起昆虫神经冲动,从而传递气味信号。文章介绍了昆虫嗅觉感受器结构的构造特点,总结了气味信息素与气味结合蛋白的结合和释放机制,说明了神经电冲动的产生过程,概述了激活离子通道的整个过程,展望了信息素与离子通道作用机制研究在害虫防治和实践中的应用前景。     

昆虫化感器中的OBP

昆虫利用嗅觉感器来感知环境中的气味物质,在昆虫的感器淋巴内存在着复杂的成份。其中较重要的是一些气味剂结合蛋白和酶类,它们在昆虫的嗅觉过程中起着非常重要的作用。本文综述昆虫气味剂结合蛋白的研究进展,主要集中在以下几方面：ＯＢＰ的结构,ＯＢＰ的特征,ＯＢＰ的表达时间和定位,ＯＢＰ的功能。     

小菜蛾气味结合蛋白PxylOBP13基因克隆与序列分析

小菜蛾是为害十字花科蔬菜的重要害虫,干扰其嗅觉识别功能是实现小菜蛾有效治理的重要途径。本研究克隆并鉴定了1个小菜蛾气味结合蛋白基因,命名为PxylOBP13(GenBank登录号为KT156679);该基因开放阅读框全长387bp,编码128个氨基酸;预测蛋白分子量为14.33KDa,等电点为7.55,N端无信号肽序列,有3个疏水性区域,具有气味结合蛋白家族的保守结构域和6个保守的半胱氨酸残基,与6种鳞翅目昆虫的气味结合蛋白氨基酸序列一致性达50%以上。研究结果可为进一步研究小菜蛾气味结合蛋白功能,阐明小菜蛾嗅觉机制,制定科学有效的治理措施提供依据。     

昆虫信息素结合蛋白研究进展

昆虫信息素结合蛋白是气味结合蛋白家族的一种,在昆虫识别性信息素过程中起非常重要的作用.本文简述了信息素结合蛋白的特征、信息素分子结合及释放机制、表达时间和生理功能等,并概述了目前信息素蛋白的研究情况.     

昆虫嗅觉通讯研究概述与展望

嗅觉通讯是昆虫与外界交流的重要方式,在昆虫选择栖息地、繁殖、觅食、御敌等行为中起着重要的作用。研究昆虫的嗅觉系统,有助于阐明昆虫个体间、不同昆虫物种间的化学通讯机制,了解昆虫对寄主的识别、选择机制,也可以为高效的昆虫行为化学调节剂的研发提供理论基础和可靠的基因位点,从而更加深刻地理解昆虫的行为,应用于许多重要的农、林、卫生害虫防治。文中简要概述了昆虫的嗅觉通讯及其研究内容,介绍了几种典型的昆虫嗅觉通讯分子机制研究进展。     

鞘翅目昆虫性别决定的研究进展

鞘翅目为昆虫纲最大的一个目，许多种类是农业、林业、果树和园艺作物的重要害虫，研究和揭示鞘翅目昆虫发生的内在机制、种群繁衍和适应性进化等成为保护农林业生产和生态环境建设的重要任务。鞘翅目昆虫由于交配、产卵、取食和生活方法等生命活动的多样性、特异性，使得鞘翅目昆虫性别决定机制十分复杂、多样。对鞘翅目昆虫性别决定基因特性、重要性别决定相关基因的分子级联互作、性别决定基因在鞘翅目昆虫发育中的作用和机制，以及影响性别决定的因素进行综述，旨在为深入研究鞘翅目昆虫性别决定的调控、种群繁衍、数量动态和进化提供理论基础。     

桃蛀螟CpunPBP2基因的全长序列克隆、分子结构及系统发育分析

气味结合蛋白(odorant binding protein,简称OBP)能结合进入到触角内的脂溶性气味物质进行并运送到感受神经元受体部位,被认为是昆虫嗅觉的第1个生化步骤,其中性信息素结合蛋白(pheromone binding protein,简称PBP)属于OBP家族。利用cDNA末端快速扩增技术(rapid-amplification of cDNA ends,简称RACE)在已有报道桃蛀螟CpunPBP2片段的基础上,设计特异性扩增引物获得该基因的全长cDNA序列。序列分析表明,CpunPBP2基因具有昆虫OBP典型特征,即6个保守的半胱氨酸位点和信号肽序列。同源比对结果发现,CpunPBP2的氨基酸序列与其他鳞翅目昆虫PBP2均具有较高的相似性。进一步进化分析结果表明,CpunPBP2能聚在鳞翅目昆虫PBP/GOBP超家族内。本研究结果为进一步分析桃蛀螟PBP2的生理功能奠定了分子基础。     

中华蜜蜂气味结合蛋白AcerOBP7的表达及结合特性

[目的]中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂)是我国本土蜂种,也是重要的传粉昆虫和经济昆虫.气味结合蛋白(odorant binding protein,OBP)是蜜蜂嗅觉感知中的关键蛋白.在前人对中蜂AcerOBP7基因序列特征分析的基础上,本研究进一步对其表达特性及与气味物质的结合能力进行探究,...     

基于移动机器人的主动嗅觉技术研究

使用移动机器人来定位气味源已经成为一个研究热点，机器人主动嗅觉是指使用机器人自主发现并跟踪烟羽，最终确定气味源所在位置的技术。本文对当前主动嗅觉技术进行概述，并根据生物嗅觉行为介绍一种气味源定位算法，这种算法不依赖某一点气味浓度值，仅依靠气味浓度变化率就可找到气味源。并在高斯模型下对烟羽分布模型进行仿真。     

云南切梢小蠹气味结合蛋白的分子对接

为研究云南切梢小蠹(Tomicus yunnanensis)气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)参与其嗅觉识别过程的机理,基于气味结合蛋白、绿叶挥发性物质的三维结构,采用分子对接方法对云南切梢小蠹OBP与3个绿叶挥发性物质可能的结合方式和结合能力进行模拟,结果表明,(E)-2-己烯醇较其他2个小分子而言更容易与云南切梢小蠹OBP结合,形成稳定的氢键。(E)-2-己烯醇与Tyun OBP2结合能最低,更容易与Tyun OBP2结合,Tyun OBP2与小分子物质的结合,可能通过占有该蛋白与寄主气味结合的空间或者通过改变Tyun OBP2三维结构,导致Tyun OBP2难以识别寄主松树散发的气味。     

鳞翅目昆虫通过嗅觉与被子植物协同进化

正中国农业科学院植物保护研究所生物杀虫剂创制与应用创新团队系统解析了重大农业害虫棉铃虫气味受体基因家族的功能,揭示了鳞翅目昆虫通过嗅觉与被子植物协同进化的新机制。这一研究加深了人们对昆虫与植物协同进化的认识,以这类关键的嗅觉受体为靶标可以发展环境友好的害虫行为调控绿色防控技术。相关研究成果在线发表在《分子生物学与进化》上。     

黑龙江东方红国际重要湿地鞘翅目昆虫种群结构和季节动态变化

鞘翅目昆虫是对环境变化敏感并在湿地中广泛分布的一类昆虫。为研究黑龙江东方红国际重要湿地内鞘翅目甲虫,试验于2020年5—9月,利用网捕法和灯诱法等对黑龙江东方红国际重要湿地内次生阔叶林、灌丛、典型草甸和沼泽草甸4种自然植物类型中鞘翅目昆虫进行采集研究,分析其种群结构、季节动态变化及与环境因子的关系,结果表明：采集鞘翅目昆虫共收集到标本3292号,隶属于1科,其中优势种群为布甲科、天牛科、叶甲科、肖叶甲科、斑金龟科和锹甲科;步甲科昆虫在典型草甸中个体数量最高,次生阔叶林中以天牛科和叶甲科昆虫个体数量最高,锹甲科昆虫在典型草甸和沼泽草甸的个体数量最高,斑金龟科和肖叶甲科在灌丛和典型草甸中个体数最高;鞘翅目昆虫优势种群个体数量受季节性影响波动较大,但均表现为7—8月昆虫个体数量最多;CCA分析表明,盖度和植物生物量与鞘翅目昆虫种群分布密切相关。     

分子生物学技术在鞘翅目昆虫分类研究中的应用

随着生物技术的迅猛发展,分子生物学技术已越来越多地被应用在昆虫的分类学研究中.笔者概述了核酸序列分析、RFLP技术、RAPD技术、分子杂交技术、同工酶电泳技术、SSCP以及DSCP技术在鞘翅目昆虫分类研究中的应用情况,并展望了分子生物学技术在鞘翅目昆虫研究中的广阔前景.