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。     

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。     

寄生蜂外周嗅觉识别系统的研究进展

嗅觉通讯是寄生蜂与外界进行信息交流的主要方式之一，在寄生蜂搜寻寄主、交配、选择产卵场所等过程中均发挥重要作用。文章简要概述了寄生蜂外周嗅觉识别系统相关嗅觉基因的研究进展，并探讨其研究意义与应用前景，通过对寄生蜂嗅觉基因展开研究，有助于阐明寄生蜂识别、接收和转换外界化学信号的分子机制，为农林业害虫的绿色防控提供理论指导，对于现代生物防治的发展具有重要意义。     

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。     

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.     

空间嗅觉设计研究进展及在图书馆应用的思考

[目的/意义]嗅觉能唤起人的情感和认知,空间嗅觉设计作为空间设计的重要部分,影响着用户的行为绩效。通过对国内外空间嗅觉设计相关文献的分析和解读,归纳空间嗅觉设计的效用,总结嗅觉体验的设计影响机理,为空间嗅觉设计在图书馆类公共文化服务机构的应用提供理论依据。[方法/过程]采用文献调研和内容分析法,对空间嗅觉引起的情绪、记忆和行为变化进行重点解析,梳理国内外对空间嗅觉作用的研究,总结国内外空间嗅觉设计的研究进展和应用趋势。[结果/结论]国外对空间嗅觉设计已经在的研究场景集中在学习情景、商业购物情景等特殊情境下的嗅觉体验。相比之下,国内的空间嗅觉设计研究尚停留在理论探讨阶段,实证研究尚待探索。未来图书馆要基于用户嗅觉体验视角创设未来学习中心需要更加关注气味与图书馆的一致性、气味对图书馆用户在馆行为的影响。     

鞘翅目昆虫气味结合蛋白研究进展

嗅觉在昆虫行为反应中具有重要作用，气味结合蛋白是昆虫外周嗅觉系统中发挥关键作用的一类功能性蛋白。鞘翅目为昆虫纲中最丰富的类群，数目众多、分布广泛。虽然气味结合蛋白研究起步较晚，但近年来国内外发展尤为迅速，其主要聚焦于气味结合蛋白与气味分子相互作用研究方面。基于此，本文综述了鞘翅目昆虫气味结合蛋白的种类、结构特征、表达分布、生理功能，以及研究方法，并指明了目前存在问题和未来研究方向，以期为揭示昆虫-植物（气味分子等）化学通讯机制和行为控制及开辟新型害虫防控体系提供理论基础。     

日本弓背蚁脑部结构研究意义及研究现状

膜翅目昆虫-蚂蚁，多态现象最为明显，社会性生活中分工非常明确，其神经系统在昆虫中是比较复杂的，研究蚂蚁的嗅觉神经通路，为嗅觉信息的接受、传递、编码、整合、储存及产生动作的分子机理和生理机制等热点问题的研究提供理论基础，同时可为解决高等动物神经生物学的基础理论问题提供帮助，CP切片技术，对具坚硬外骨骼的昆虫的显微水平的研究提供了可能，利用该技术可获得薄至1-12μm的连续切片，对日本弓背蚁嗅觉神经通路显微结构的研究取得了很大进展。日本弓背蚁的脑由前脑、中脑和后脑三部分组成，就日本弓背蚁脑部结构来看，显微水平已取得了成果，但要弄清嗅觉神经通路，不仅要在显微水平，而且应在细胞水平、突蟹水平乃至分子水平做进一步研究。     

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.     

Regulation of Drosophila life span by olfaction and food-derived odors

Smell is an ancient sensory system present in organisms from bacteria to humans. In the nematode Caenorhabditis elegans, gustatory and olfactory neurons regulate aging and longevity. Using the fruit fly, Drosophila melanogaster, we showed that exposure to nutrient-derived odorants can modulate life span and partially reverse the longevity-extending effects of dietary restriction. Furthermore, mutation of odorant receptor Or83b resulted in severe olfactory defects, altered adult metabolism, enhanced stress resistance, and extended life span. Our findings indicate that olfaction affects adult physiology and aging in Drosophila, possibly through the perceived availability of nutritional resources, and that olfactory regulation of life span is evolutionarily conserved.     

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。     

Insect odorant receptors are molecular targets of the insect repellent DEET

DEET (N,N-diethyl-meta-toluamide) is the world's most widely used topical insect repellent, with broad effectiveness against most insects. Its mechanism of action and molecular target remain unknown. Here, we show that DEET blocks electrophysiological responses of olfactory sensory neurons to attractive odors in Anopheles gambiae and Drosophila melanogaster. DEET inhibits behavioral attraction to food odors in Drosophila, and this inhibition requires the highly conserved olfactory co-receptor OR83b. DEET inhibits odor-evoked currents mediated by the insect odorant receptor complex, comprising a ligand-binding subunit and OR83b. We conclude that DEET masks host odor by inhibiting subsets of heteromeric insect odorant receptors that require the OR83b co-receptor. The identification of candidate molecular targets for the action of DEET may aid in the design of safer and more effective insect repellents.     

植食性昆虫产卵寄主选择影响因素 及机制的研究进展

昆虫产卵行为在昆虫与寄主的协同进化中起着重要作用,而母代产卵偏好性和子代生长发育情况的关系是植食性昆虫与寄主植物协同进化研究的核心.文章综述了寄主种类、环境丰富度、寄主生长发育状况和寄主被同种其他个体的利用程度等对植食性昆虫产卵寄主选择的影响,以及嗅觉、视觉和触觉在植食性昆虫产卵寄主选择过程中的作用机制.提出今后应从昆虫视觉生态学和听觉生态学两个角度深入研究植食性昆虫的产卵行为,尤其是加强植食性昆虫与环境中光信号间的联系及如何利用光信号进行寄主定位、 植食性昆虫产卵行为过程中是否利用听器进行声波测探定位产卵寄主及不同波段声音对植食性昆虫产卵行为的影响等研究,为研究害虫行为调控措施开拓新思路.     

苜蓿盲蝽化学感受蛋白Alin-CSP6的气味结合特性

 【目的】利用昆虫的嗅觉识别机制，以化学感受蛋白作为潜在的靶标，干扰昆虫的寄主定位及交配等行为，用于害虫综合治理。【方法】克隆并纯化了1个新的苜蓿盲蝽化学感受蛋白Alin-CSP6，进行了113种气味化合物对Alin-CSP6的荧光竞争性结合试验，将荧光竞争结合试验筛选出强结合力的气味标样采用“Y”型嗅觉仪验证行为反应，并采用同源建模的方法构建Alin-CSP6的3D结构。【结果】Alin-CSP6具有较广谱的结合力，能够与醇、醛、酮、酯、萜、芳香族等多种化合物结合并表现较强的结合能力。其中，β-香茅醇（β-citronellol）、反式-2-己烯醛（trans-2-hexene aldehyde）、6-甲基-5-庚烯-2-酮（6-methyl-5-heptene-2-ketone）、2-十一烷酮（2-undecanone）、乙酰丙酸丁酯（butyl levulinate）、月桂烯（myrcene）、左旋-β-蒎烯（(1s)-(-)-β-pinene）、壬烷（nonane）、3,4-二甲基苯甲醛（3,4-dimethyl benzaldehyde）、乙醚（ethyl ether）、罗勒烯（ocimene）、苯乙酮（acetophenone）、苯甲醛（benzaldehyde）与Alin-CSP6有很强的结合力。“Y”型管试验结果发现，反式-2-己烯醛和苯乙酮对苜蓿盲蝽成虫表现出极显著的引诱作用，而6-甲基-5-庚烯-2-酮、左旋-β-蒎烯和4-乙基苯甲醛（4-ethylbenzaldehyde）则对苜蓿盲蝽成虫具有极显著的拒避效果。Alin-CSP6的3D结构显示该蛋白主要由6个α螺旋构成，分别是13-18(α1)、20-32(α2)、39-52(α3)、59-76(α4)、78-88(α5)和94-102(α6)。Cys29-Cys36和Cys55-Cys58两个二硫键起着稳定蛋白结构的作用。推测Alin-CSP6的Ile74和Phe81基团能够参与结合油酸酰胺或其类似物。【结论】Alin-CSP6具有较广泛的气味结合谱，在苜蓿盲蝽嗅觉过程中具有重要作用。     

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。