昆虫视觉系统和视觉蛋白现状及展望

昆虫具有发达和敏感的视觉系统,视蛋白是昆虫视觉的基本组成部分,视蛋白的结构很大程度上决定了视觉色素对不同波长光的敏感性。视蛋白基因的复制和分化是产生新的光色素敏感性主要机制,进而造成各种动物视觉系统的敏感性。本文以昆虫视觉系统和视觉蛋白为主题,从光感受器的类型、昆虫的色觉系统、视觉蛋白的分类、共表达现象、视觉蛋白基因的复制与缺失以及视觉蛋白生理作用方面的机制和研究状况等进行了阐述。     

昆虫紫外视觉研究进展

昆虫在长期进化过程中形成的颜色视觉能力，是其直接获取外界信息的最主要途径之一。其中，紫外视觉在昆虫颜色视觉系统中普遍存在，通过紫外光感受器可以感知并辨别周围环境中光源或物体反射的特定波长紫外光，提高颜色辨别能力。自19世纪80年代证实昆虫具有紫外敏感性以来，陆续发现蜜蜂、蝴蝶、果蝇和蛾类等许多昆虫具有良好的紫外视觉能力，利用颜色、对比度和偏振光等紫外光特性调控昆虫的定向导航、觅食、种内通讯和昼夜节律等行为活动，对于其生存、繁殖和生态适应具有重要意义。此外，紫外敏感视蛋白是昆虫紫外视觉形成过程中的一类重要分子，不仅可以独立介导趋光性等特定波长行为，还可纳入整个颜色视觉系统，与其他视蛋白协同调控昆虫的颜色视觉，从而将紫外光当作一种基本颜色进行辨别。该文系统综述了昆虫紫外视觉的发现、特性、功能和感知机制，鉴于当前国内在相关领域研究的薄弱和局限性，建议今后可在解析植物-害虫-天敌生态系统中的紫外光特性、探究紫外光-B紫外视觉的生态学意义、揭示紫外敏感视蛋白基因的分子进化机制以及阐明昆虫避免或修复紫外光所致视网膜损伤相关适应机制方面进行深入研究。     

昆虫嗅觉信号神经传递途径的研究进展

嗅觉在昆虫生命活动中起着至关重要的作用,当昆虫触角感受到环境中气味分子后,这些气味分子运载的信息在感觉神经元中转换成电生理信号,经过一系列的神经传递过程传递至高级中枢进行信息处理.昆虫是研究嗅觉系统功能与发育的重要模式生物之一.本文对气味结合蛋白、嗅觉受体和触角神经叶等方面的研究进展进行了综述.     

书虱及其分子生物学研究进展

书虱（book lice）是目昆虫中有重要经济意义的一个类群,也是世界储粮保护中的常见害虫。本文在概述书虱的危害及其主要种类的基础上,从书虱近似种分子鉴定、分子系统发育、共生菌分子检测与协同进化、种群遗传结构与多态性以及书虱抗性分子机制等几个方面对国内外书虱分子生物学研究现状进行了分析,并就分子生物学技术在书虱领域的进一步研究和应用进行了初步展望。     

昆虫资源与社会经济发展

昆虫是世界上种类最多,数量最大的类群。本文综述了昆虫资源在社会经济发展中的巨大作用,主要包括支撑家蚕和蜜蜂产业,服务绿色种植产业,推动新兴产业发展,促进资源循环利用以及缓解蛋白资源短缺等方面。     

鳞翅目昆虫氨肽酶N与Bt毒素的结合及其与Bt抗性的关系

随着BtCry作物在我国的广泛应用和推广,靶标害虫对其抗性风险已成为BtCry作物生态安全研究的重要内容。氨肽酶N(Aminopeptidase N,APN)是位于昆虫中肠刷状缘膜囊泡(Brush Border Membrane Vesicles,BBMV)上BtCry毒素重要的受体蛋白之一,它与BtCry毒素的结合能力决定了BtCry毒素的杀虫活性及昆虫对Bt抗性的产生。本文从APN的结构特征与分类、APN与BtCry毒素的结合特异性、结合位点、结合过程中的分子互作机制及APN变异导致昆虫抗性产生几方面系统综述了鳞翅目昆虫中肠BtCry受体蛋白-氨肽酶N与BtCry毒素的结合及其与Bt抗性关系的研究进展。     

夜蛾复眼视觉与灯诱反应

昆虫栖息环境复杂多变,从山川到峡谷、从平原到河流、从沙漠到洞穴,复杂的光环境与昆虫发达的视觉系统相适应。蛾类视觉对于搜寻食物和配偶、躲避天敌和不安全因素均具有重要意义。本文从夜蛾复眼宏观结构入手,综述视觉基因表达模式及其生物学意义,意在探讨夜蛾在田间灯诱环境下的趋光和交配繁殖行为,一方面从分子角度上揭示夜行性蛾类对光的高度适应机制,另一方面有利于完善灯光诱杀技术的理论体系,进一步加深基层农技人员对灯诱技术的认识和理解。     

植物病毒在媒介昆虫体内的垂直传播研究进展

对于多数植物病毒而言,其在田间的自然扩散主要依赖昆虫等介体生物,而媒介昆虫的垂直传播是植物病毒长期存在并发生的重要原因。对媒介昆虫垂直传播病毒机制的研究不仅可以为未来开发高效低毒农药奠定基础,更可为植物病毒与昆虫的互作和病毒病的预测预报提供新的视野及角度。媒介昆虫在植物病毒传播过程中的具体作用在近几年被广泛研究。该文综述了近年来植物病毒在昆虫体内垂直传播的研究进展,包括昆虫传播植物病毒的方式、植物病毒在昆虫体内的垂直传播方式以及虫媒病毒垂直传播的可能机制等。在整个垂直传播的过程中,植物病毒的衣壳蛋白、磷蛋白和媒介昆虫唐氏综合症细胞黏附分子、硫酸乙酰肝素糖蛋白、热激蛋白以及卵黄原蛋白,甚至共生菌都有参与。最后,基于媒介昆虫和植物病毒的关系对未来植物病毒病的绿色防控和生物防控进行了展望。     

实蝇科昆虫线粒体基因组研究进展

实蝇科昆虫种类繁多、世界广泛分布、具有重要经济意义,其种类鉴定、种群遗传、系统发育等方面的研究倍受植物检疫学和入侵生物学等领域的关注。线粒体基因组已被广泛应用于多个昆虫类群的进化与系统发育等研究。本文对实蝇科昆虫线粒体基因组的测序现状、基因组的结构和基因排列、碱基组成、进化速率及其在实蝇中的应用等方面的研究进展进行介绍、讨论与展望,并提示其对实蝇科害虫的入侵防控具有重要的理论和实践指导意义。     

昆虫视觉在寄主寻找及定位过程中的作用

昆虫与寄主植物相互作用的研究一直是生态学研究的重要问题,在过去的几十年中一直以化学生态学为主导,昆虫视觉在寄主寻找与定位过程中的功能研究很少。随着试验技术与观测手段的不断提高,尤其是昆虫视网膜电位测定技术的发展,为昆虫视觉功能研究提供了新手段和新技术。本文阐述了昆虫视觉的概念与内涵,分析了昆虫视觉的研究现状及目前对昆虫视觉功能的认识误区,总结了昆虫视觉在寄主植物寻找过程中的作用:包括昆虫视觉的光谱学响应,对寄主植物形态刺激、寄主分布及农业景观的反应,并介绍了视网膜电位技术在昆虫视觉功能研究中的应用。本文认为将来的昆虫与植物关系的研究应综合考虑视觉和嗅觉的作用,昆虫视觉功能的研究应与化学信息通讯研究同样受到重视。昆虫视觉在寄主寻找、定位过程中的作用和功能将会成为昆虫-植物关系研究中一个非常具有前景的领域。     

昆虫信息素研究进展

信息素是昆虫信息交流和信号传递的“化学语言”,能调节和控制昆虫的行为和生理变化。从本质上来讲,昆虫信息素就是有机化合物,不同昆虫的信息素在结构和成分配比等方面存在差异。昆虫信息素种类众多,根据作用机制可分为释放信息素和启动信息素;根据发挥的功能可分为性信息素、聚集信息素、报警信息素和标记信息素等。它们通过接收者的化学感受系统被识别和接收,过程十分复杂。目前,昆虫信息素在害虫防治、生物监控和保护以及促进昆虫授粉等多个领域被广泛应用。为后续进一步研究和利用昆虫信息素,该文从昆虫信息素结构差异和演化过程、分类和功能、传播和感知方式以及在生产实践中的应用等方面进行总结和综述,并对昆虫信息素的研究进行展望。     

Genetic engineering of insect viruses for insect biological control

Insect viruses can be exploited for the biological control of insect pests and serve as well as vehicles for the introduction of ‘foreign genes’ into insect cells and insects. The present work describes some of the molecular events that take place during the replication of theGalleria mellonella densonucleosis virus in the insect host. Viral RNA and protein synthesis were monitored. An understanding of the virus biology is essential for further implementation of these viruses for biological control purposes.     

Genetic engineering of insect viruses for insect biological control

Insect viruses can be exploited for the biological control of insect pests and serve as well as vehicles for the introduction of ‘foreign genes’ into insect cells and insects. The present work describes some of the molecular events that take place during the replication of theGalleria mellonella densonucleosis virus in the insect host. Viral RNA and protein synthesis were monitored. An understanding of the virus biology is essential for further implementation of these viruses for biological control purposes.     

杀虫剂分子靶标烟碱型乙酰胆碱受体研究进展

昆虫烟碱型乙酰胆碱受体(nicotinic acetylcholine receptors,nAChRs)广泛分布于昆虫中枢神经系统,是杀虫剂作用的主要靶标。目前昆虫中该受体的天然亚基组成尚不完全明确。果蝇的任意α亚基与脊椎动物的一个β亚基共表达是目前最好的异源表达模型,但仍然急需新的研究工具,研究表明一些与受体相关的蛋白质影响着表达。胞内磷酸化的调节作用为今后受体药理学特性的研究提供了新方向。受体亚基上一些关键氨基酸在新烟碱杀虫剂对受体的选择作用中起重要作用。在对吡虫啉抗性的褐飞虱种群中找到了与抗性相关的突变位点,这为新烟碱类杀虫剂靶标不敏感性研究提供了直接证据。对昆虫烟碱型乙酰胆碱受体的分子多样性、功能表达、胞内调节机制、受体与杀虫剂的选择作用及其抗性分子机理等的研究进展进行了综述。     

New ways and new hopes for IGR development

Insect Growth Regulators (IGRs) represent advanced, bio-rational insecticides. This Special Issue reflects progress in IGR development that has been enabled by insight into the molecular principles of biosynthetic or hormone signaling pathways. The unifying principle is aiming at processes and molecular targets that are unique to arthropods and ideally to narrower insect taxa representing pests or disease vectors. While some strategies of obtaining the desired compounds for chemical intervention rely on rational, structure-based design or computational power, others exploit technologies allowing automated, high-throughput screening of large chemical libraries. All avenues leading to selective and environmentally safe pest control are valid as we face the imminent threat of the declining world insect population.     

The European Biological Control Laboratory: an existing infrastructure for biological control of weeds in Europe

The Agricultural Research Service of the United States Department of Agriculture has maintained a continuous European effort in classical biological control of exotic pests in the USA. The European Parasite Laboratory was established in France in 1919, while the European Weed Laboratory began operations in Rome in 1958. The two laboratories were merged in Montpellier in 1991 as the European Biological Control Laboratory (EBCL), becoming the primary overseas biocontrol laboratory of the USDA. The management of weeds, insect pests, and pathogens is an important feature of agricultural research programmes worldwide. These invasive species can lead to vast financial losses for countries engaged in agriculture. The overall goal of research at EBCL is to develop biological control technologies to be used to suppress invading weeds and insect pests. This is done through expeditions to find natural enemies (insects, mites and pathogens), or phytophagous, parasitoid or predator species. These are characterized in careful experimentation in quarantine facilities and eventually developed as biological control agents. Current weed projects include studies on the Centaurea spp., Arundo donax , Vincetoxicum spp., Isatis tinctoria , Taeniatherum sp. and Dipsacus sp. Insect projects research Lygus bugs, the olive fruit fly, the vine mealybug, and the Asian long-horned beetle. The EBCL team is international and interdisciplinary. Entomology, plant and insect pathology, molecular biology and ecology are the main approaches of our biocontrol research. The team cooperates with universities and agencies worldwide.     

昆虫抗茵肽的研究进展

昆虫抗菌肽是昆虫先天免疫中起重要的作用的一类免疫效应因子,具有广谱抗菌、抗病毒、抑制肿瘤的生物活性和很好应用前景。本文主要介绍昆虫抗菌肽的类型、抗菌机理和分子设计的研究进展。     

昆虫性信息素研究进展与应用前景

昆虫性信息素是由性成熟的个体产生和释放,能引诱或激起同种异性个体进行交尾的微量化学物质。由于昆虫性信息素具有微量、高效、灵敏度高、对天敌无害、对环境友好等特点,目前已广泛应用于虫情监测、干扰交配、害虫检疫及大量诱杀等方面。近年来,随着性信息素分析技术的改进,检测仪器的多样及灵敏度的提高,针对昆虫性信息素的研究不断拓展和深化。本文在广泛调研国内外大量文献的基础上,综述了昆虫性信息素的生物学研究概况、性信息素的结构特点、提取方法、鉴定方法、化学合成以及其在调控害虫行为方面的应用等领域的研究进展,并对其应用前景进行了展望,旨在为昆虫性信息素的研发与应用提供技术参考和理论依据。     

昆虫翅发育研究的现状与前景

翅的形成有利于昆虫的迁移,一些害虫依靠强大的飞行能力扩散为害,致使农林业产业经济损失严重。目前,昆虫翅发育研究在遗传调控机理方面取得了大量突破性进展,作为生物器官的研究模型,昆虫翅为生物医学提供了良好的范本。为深入了解昆虫翅发育的研究进展和在植物保护及生物医学领域中的应用,本文介绍了昆虫翅发育的普遍调控机理,对比了不同变态发育类型代表性昆虫的翅发育关键调控基因及其作用机理,并结合最新涌现的RNA农药、纳米材料转染生物分子、基因编辑等技术,分析并展望了农业害虫防治中的翅模型研究的应用前景。     

应用昆虫毒素基因构建重组病毒杀虫剂研究进展

由于基因工程技术的发展和安全性研究的深入,以重组杆状病毒为主的重组昆虫病毒杀虫剂的应用正面临着突破。文章综述了通过插入昆虫专一性毒素基因构建重组昆虫病毒杀虫剂的技术路线,展望重组病毒杀虫剂的发展趋势。