昆虫与植物的协同进化:寄主植物-铃夜蛾-寄生蜂相互作用

近数10年内,Ehrlich和Raven于1964年提出的协同进化理论及Jermy于1976年提出的顺序进化理论极大地促进了对昆虫与植物相互作用的研究。文章首先简要介绍有关理论,对植食性昆虫与植物关系研究的若干核心问题进行评述。主要问题包括(1)植食性昆虫如何选择寄主植物?(2)植物次生物质是否作为植物防御昆虫取食的重要屏障?(3)昆虫能否适应植物的化学防御?(4)植食性昆虫寄主范围是否是从广到专演化的?随之,作者结合对铃夜蛾Helicoverpa系统研究取得的结果,对上述问题做了进一步的论证和阐述。最后,在继承协同进化、顺序进化等理论精髓的基础上,根据当今三营养级相互作用领域的研究新进展,提出一个新的假说,即多营养级协同进化假说。该假说肯定植物次生物质在植物防御和昆虫识别寄主植物上的重要作用,同时把其他营养级并列放入交互作用的系统,特别强调第三营养级在昆虫与植物关系演化过程中的参与和寄主转移与昆虫食性专化和广化的联系。     

昆虫对植物次生性物质的适应策略

植物次生性物质是植食性昆虫在取食过程中遇到的主要障碍之一,也是天敌昆虫寻找寄主或猎物的主要信息来源。当今,昆虫学中的一些重要理论问题,如寄主植物的识别,食性的形成,植物求救信号的释放,天敌对寄主或猎物的识别和寻找机制等等,均与植物次生性物质有关。在长期的演化过程中,昆虫适应了植物次生性物质的种种不利作用,改变了这类物质对植物本身的防御作用,使其能充分地利用各分类阶元的植物次生性物质作为寻找寄主植物、昆虫寄主或猎物以及取食的信号。昆虫与植物次生性物质的这种关系是当今协同演化理论得以产生的主要依据之一。关于昆…     

真菌次生代谢产物多样性及其潜在应用价值

从生物间的协同进化和微生物次生代谢产物的功能意义原理出发,本文侧重介绍了与植物和昆虫密切相关的一些真菌及其次生代谢产物在医药和农用新药物开发应用中的潜在价值。     

用现代分子生物学方法揭示植物与昆虫的相互关系

昆虫与植物之间相互关系的研究由来已久。1 964年Ｅｈｒｌｉｃｈ和Ｒａｖｅｎ提出了协同进化 (ｃｏｅｖｏ ｌｕｔｉｏｎ) [1 ] 的概念后 ,更大大促进了植物与昆虫相互关系的研究。马世骏高度重视这一领域的研究 ,指出协同进化的观点是研究生物进化的方法论的基础之一[2 ] 。钦俊德对昆虫与植物的关系作了系统的论述和总结[3] 。以往研究昆虫与植物之间的相互关系 ,主要依靠分析昆虫的习性与相关植物的外部形态和内含次生物质之间的关系 ,辅以数学手段及计算机工具来进行 ,虽然取得了大量卓有成效的成果 ,但都还未能直接从绝大多数生物的遗传…     

植食性昆虫对植物的反防御机制

本文综述了植食性昆虫对植物的反防御机制.一方面,植食性昆虫可通过其快速进化的寄主选择适应性,改变取食策略,调节生长发育的节律,以及规避自然天敌等抑制、逃避或改变植物的防御,即行为防御机制;另一方面,植食性昆虫可适应植物蛋白酶抑制剂、逃避植物防御伤信号、解毒植物次生物质,以及抑制植物阻塞反应来对植物防御进行反防御,即生理和生化防御机制.其中,昆虫抑制植物伤信号,防止植物阻塞反应是反防御机制的研究热点.昆虫反防御的研究有助于提高对昆虫-植物间协同进化关系的认识,并为害虫治理和抗虫植物的培育提供新的思路.     

植物抗虫性次生物质的研究概况

综述了国内外与植物抗虫性有关的次生物质的主要类型和植物次生物质对昆虫的寄主选择、取食和产卵等作用的研究进展,对次生物质在生态系统中的作用也作了介绍,并展望了植物次生物质的应用前景。     

昆虫对植物次生物质的代谢适应机制及其对昆虫抗药性的意义

植物次生物质(plant secondary metabolites)对昆虫的取食行为、生长发育及繁殖可以产生不利影响,甚至对昆虫可以产生毒杀作用。为了应对植物次生物质的不利影响,昆虫通过对植物次生物质忌避取食、解毒代谢等多种机制,而对寄主植物产生适应性。其中,昆虫的解毒代谢酶包括昆虫细胞色素P450酶系（P450s）及谷胱甘肽硫转移酶（GSTs）等,在昆虫对植物次生物质的解毒代谢及对寄主植物的适应性中发挥了重要作用。昆虫的解毒酶系统不仅可以代谢植物次生物质,还可能代谢化学杀虫剂,因而昆虫对寄主植物的适应性与其对杀虫剂的耐药性甚至抗药性密切相关。昆虫细胞色素P450s和GSTs等代谢解毒酶活性及相关基因的表达可以被植物次生物质影响,这不仅使昆虫对寄主植物的防御产生了适应性,还影响了昆虫对杀虫剂的解毒代谢,因而改变昆虫的耐药性或抗药性。掌握昆虫对植物次生物质的代谢适应机制及其在昆虫抗药性中的作用,对于明确昆虫的抗药性机制具有重要的参考意义。本文综述了植物次生物质对昆虫的影响、昆虫对寄主植物次生物质的代谢机制、昆虫对植物次生物质的代谢适应性对昆虫耐药性及抗药性的影响等方面的研究进展。     

植物抗虫性次生物质的研究概况

综述了国内外与植物抗虫性有关的次生物质的主要类型和植物次生物质对昆虫的寄主选择、取食和产卵等作用的研究进展,对次生物质在生态系统中的作用也作了介绍,并展望了植物次生物质的应用前景。     

植食性昆虫适应植物防御反应的研究进展

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。     

论昆虫与植物的相互作用和进化的关系

昆虫与植物是陆地生物群落中最为重要的组成部分,二者间的相互作用是多方面的,其中最为重要的是昆虫选择植物作为食物和生长场所、昆虫为植物传授花粉两方面。该文集中讨论这两方面的相互作用有哪些因素与进化有密切的关系。植食性昆虫根据其寄主植物范围,通常分为专食性（寄主范围窄）和广食性（寄主范围广）。从生态关系来看,广食性的取食行为比专食性的更为有利,但实际情况却与此相反,统观植食性昆虫的取食行为,有向专食性演化更为普遍的倾向。专食性发展有利于提高昆虫对寄主植物的选择效率,还可缓和天敌作用所造成的压力。根据昆虫与植物相互作用的特点,目前已提出很多昆虫与植物的进化理论,包括成对的协同进化、弥散的协同进化、群落的协同进化以及顺序进化。在昆虫对寄主植物的选择中,以植物对昆虫的影响较昆虫对植物的影响更为重要,称为顺序进化是适宜的;昆虫为被子植物传授花粉造成互惠共生,其中的进化关系应称为协同进化。     

植食性哺乳动物与植物协同进化研究进展

从动物-植物协同进化模式,植物对动物采食反应及动物对植物防卫的适应对策等方面综述了以植物次生化合物为媒介的植食性哺乳动物-植物协同进化的研究进展,动物与植物的协同进化模式包括成对协同进化,扩散协同进化,躲避-辐射协同进化,多样性的协同进化,平行分枝进化,互惠进化等模式,植物不仅以超补偿反应,物理防卫作为对植食性动物采食的应答,延长植食性动物的觅食时间,降低植食性动物的觅食效率,更能以其派生的次生化合物抑制动物的摄食,进而影响其消化,代谢及生长等生理生态特征,动物通过改变觅食行为,调整对各食物项目的相对摄入量,减少次生化合物的摄入量,动物还通过氧化,还原,络合,改变消化道内环境,形成相应的降解酶,改变代谢率等途径降低次生化合物对其的负作用。     

细胞色素P450在植物与昆虫相互关系中的作用

细胞色素P4 5 0在植物与昆虫相互关系中发挥重要的作用 ,植物可以利用P4 5 0来合成有毒物质以防御昆虫的取食 ,而昆虫则利用P4 5 0对植物毒素进行代谢解毒 ,昆虫以植物代谢中间物为原料合成自身活性物质的过程也有P4 5 0的参与。通过长期的协同进化 ,植物与昆虫的相互作用不仅表现在P4 5 0底物特异性方面 ,也反映在P4 5 0的表达调控上。     

非嗜食植物中的昆虫产卵驱避物及其利用

产卵是植物性昆虫生命周期中的一个重要环节,它能反映昆虫与植物相互作用的某些特点以及植食性昆虫对植物利用的策略.植物中的驱避物质在调节昆虫产卵行为过程中起着十分重要的作用.大量研究结果表明:许多非嗜食植物含有对昆虫产卵有驱避作用的次生化合物.研究植物中的昆虫产卵驱避物质不仅能在理论上加深对植食性昆虫产卵机制,植食性昆虫与植物间的相互关系以及昆虫群落构建机制等的认识,同时在害虫综合治理中有广泛的应用前景.     

植物挥发性次生物质在植食性昆虫、寄生植物和昆虫天敌关系中的作用机理

植物挥发性次生物质在植食性昆虫、寄生植物和昆虫天敌关系中的作用机理杜永均,严福顺（中国科学院动物研究所,北京１０００８０）植物挥发性次生物质是一些分子量在１００—２００的有机化学物质,包括烃类、醇类、醛类、酮类、有机酸、内酯、含氮化合物以及有机硫等化...     

麦类作物与蚜虫互作生化机制研究进展

植物与昆虫相互作用一直是昆虫进化和生态学研究的热点,了解这种互作关系有利于进一步探索植物-昆虫的协调进化以及有效地管理农业生态系统中的害虫。本文简要地概述了麦类作物主要防御性次生化合物对蚜虫的防御作用,麦类作物体内防御酶与其抗蚜性关系,以及蚜虫对植物防御的反应等方面最新研究进展,并提出深入研究麦类作物与蚜虫互作生化机制的意义和前景。     

脊椎动物传播植物肉质果中的次生物质及其生态作用

在种子植物-动物的互惠关系中,植物果实成熟后需要吸引种子传播者取食果实,传播其种子至适宜萌发的生境,同时又要防御种子捕食者过度消耗种子。果实内的次生物质(如:配糖生物碱、大黄素、辣椒素)在此过程中起到重要的调控作用。依赖脊椎动物传播的肉质果中往往含有与植物茎、叶内相同的次生物质,其种类繁多,主要分为含氮化合物、酚类化合物和萜类化合物。未成熟果实内富含次生物质(如:单宁、大黄素),主要保护未成熟种子不被潜在的捕食者和食果动物取食,这些次生物质的含量通常随果实成熟而降低;其它次生物质(如:脱辅基类胡萝卜素)的含量随果实成熟而增多,可能起到吸引食果动物的作用。在对脊椎动物捕食的抵御中,果实内不同类型的次生物质促使成熟果实对所有脊椎动物都有毒性(专毒性)或者仅对种子捕食者有毒性(泛毒性)。肉质果内的次生物质对植物-食果动物相互关系的调控作用,还可以通过调节动物取食频次和数量、抑制和促进种子萌发、改变种子在肠道的滞留时间、吸引传播者等生态作用而实现。某种次生物质往往集多种生态作用于一身。目前对肉质果内次生物质与脊椎动物相互关系的探讨还不够深入。未来研究需要综合考虑植物次生物质与果实生理生化、形态学等特征对食果者的综合调控机理;次生物质在种子传播后的调控作用对植物种群或群落结构和分布格局的影响;从动植物协同进化角度探讨植物次生物质的产生、防御和吸引策略与脊椎动物对果实的选择和消费之间的关系等。开展脊椎动物传播肉质果实中次生物质的研究,对完善种子传播机制、植物繁殖和更新格局,丰富动植物相互作用、协同进化理论具有重要的意义。     

藜麦——不只是粮食

<正>植物体中除了糖类、脂肪、核酸和蛋白质等基本有机物之外,还有由这些基本有机物衍生出来的次生物质。植物次生代谢产物是植物对环境的一种适应,是在长期进化过程中植物与生物和非生物因素相互作用的结果。藜麦次生代谢产物的产生是其对干旱、盐渍、寒冷、高热、昆虫的危害、草食性动物的采食以及病原微生物侵袭等逆境的防御和适应,由此也给我     

果实(种子)化学防御与食果实动物的适应对策

种子植物在果实(种子)成熟后需要防御食果实动物捕食种子,同时要传播种子至适宜萌发的生境。很多植物依赖食果实动物传播种子,称动物传播植物。果实(种子)化学防御是抵御种子捕食者的重要手段。果实(种子)中次生物质包括各种生物碱、生氰糖苷、萜类和酚类等,种类繁多;次生物质的含量随果实成熟过程而变化。次生物质可以抵御动物的捕食,其毒性对种子传播者和种子捕食者没有选择性,即具泛毒性。果肉中的次生物质也可以起到轻泻剂的作用,缩短种子在动物消化道的滞留时间,以影响传播效率。果实(种子)次生物质的产生不受植物环境条件的影响,其产生与果实质量有关。在温带地区,通常SS型果实次生物质含量低,而FL型果实含量高。食果实动物可通过调整捕食行为、摄取环境中特殊物质和获得丰富营养等3个方面适应次生物质。果实(种子)中次生物质的研究对动植物相互作用、协同进化理论具有重要的意义。     

榕树及其粉者研究综述

榕属植物（Ｆｉｃｕｓ）统称榕树,是热带森林中的一类关键种植物。榕树及其传粉者为协同进化的研究提供了丰富的实验材料,也是近年来国际上研究植物－昆虫相互作用的一个热点。本文对研究历史、植物、昆虫、传粉、产卵以及协同进化等方面的研究进展作了简要的分析。     

榕树及其传粉者研究综述

榕属植物（Ｆｉｃｕｓ）统称榕树,是热带森林中的一类关键种植物。榕树及其传粉者为协同进化的研究提供了丰富的实验材料,也是近年来国际上研究植物－昆虫相互作用的一个热点。本文对研究历史、植物、昆虫、传粉、产卵以及协同进化等方面的研究进展作了简要的介绍