抑性欲素对绿盲蝽交配行为的影响及机制研究

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交配对昆虫繁衍至关重要,决定了昆虫未来种群的发展趋势。自然界中大多数昆虫的繁殖策略是多配制,即雄虫或雌虫一生能与多个配偶交配。在多次交配的昆虫中,雄虫精液含有一种被称为抑性欲素的特殊物质,通过交配传递到雌虫内,使雌虫对同种其他雄虫失去性吸引力,短期内抑制其再次交配,以达到减少精子竞争的目的。研究昆虫的交配行为和交配抑制现象,了解昆虫交配繁殖的影响因素,对害虫防治具有深远意义。本研究以绿盲蝽Apolygus lucorum为研究对象,对其交配行为展开观察,发现绿盲蝽存在明显的交配后再次交配受抑制现象。在此基础上,我们对绿盲蝽的交配后抑制现象及机理进行了研究。所获主要结果如下:1.通过系统的交配行为学实验,详细阐明了绿盲蝽的交配特征、交配高峰和交配节律。绿盲蝽的交配过程大致分为4个阶段:雌虫召唤、雄虫靠近、雄虫接触和交配发生。整个交配过程较短,仅持续78.76±9.89 s。绿盲蝽羽化3日龄开始出现交配,7日龄达到交配高峰。以7日龄为例,绿盲蝽主要在光期交配,交配高峰发生在光期开始的1 h内,暗期存在交配,但数量较少。2.明确了绿盲蝽雌虫初次交配后72 h内再次交配受抑制的现象,其交配不应期至少为36 h。交配行为学实验显示未交配雄虫性腺和雌虫精包的提取物均可显著抑制绿盲蝽的交配,证明绿盲蝽雄虫可以合成抑性欲素并通过精包传递给雌虫。此外,行为学实验还证明已知的盲蝽抑性欲素肉豆蔻醇乙酸酯(Myristyl acetate,MA)对绿盲蝽交配无影响,反性信息素丁酸己酯(Hexyl butyrate,HB)可显著降低绿盲蝽的交配率。最后,通过对未交配雌、雄虫腹部和精包提取物进行GC-MS比对分析,发现在绿盲蝽中未检测到MA,HB在精包中含量很低,说明这两个化合物均不是绿盲蝽的抑性欲素。与此同时,研究发现正二十醋酸仅存在未交配雄虫和交配后雌虫精包内,不存在未交配雌虫中。因此,我们推断正二十醋酸可能为绿盲蝽抑性欲素的关键组分。3.通过传统化学生态学方法鉴定抑性欲素的同时,我们还从反向化学生态学的角度出发,对绿盲蝽雄虫触角高表达的气味受体进行体外功能研究。从绿盲蝽成虫触角中克隆了9个气味受体的cDNA全长序列,并通过qPCR证明这9个气味受体在雌、雄触角中均含有较高的表达量,其中2个气味受体在雄虫触角中高表达。利用爪蟾卵母细胞体外表达结合双电极电压钳技术对这9个气味受体的体外功能进行研究,检测了它们对包含绿盲蝽性信息素、寄主植物挥发物和已知盲蝽抑性欲素MA在内的共61种气味化合物的反应。其中,AlucOR47对芳樟醇及其结构类似物有反应,AlucOR57对多种植物挥发物有反应,其余7个气味受体对供试的61种气味化合物均无反应。
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