雌性棉铃虫触角刺形感器和喙管栓锥感器的味觉感受特性

发布时间：2017-10-18 10:30

  本文关键词：雌性棉铃虫触角刺形感器和喙管栓锥感器的味觉感受特性

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【摘要】：鳞翅目夜蛾科昆虫棉铃虫Helicoverpa armigera (Hubner)是一种广食性昆虫,其寄主植物多达两百多种。在自然界中,棉铃虫处在充斥着植物化学信息的复杂环境中。在棉铃虫对寄主植物选择的过程中,尤其是当其降落到植物表面时,其味觉感受系统起十分重要的作用。早期的研究已经证实昆虫的味觉感器主要存在于其足部、触角、口器以及产卵器等部位。棉铃虫在取食时,会用前足、触角和喙上的感器接触待取食物质,进行辨别、判断,最终决定是否取食。这些器官上味觉感器特性,只有前足的已有详细报道,触角和喙管上的尚缺乏系统的研究。我们采用了形态学观测,顶端记录技术(tip-recording technique)和行为学生物测定方法,在电生理和行为学水平上研究了棉铃虫触角和喙上味觉感器对植物初级和次级代谢物质的电生理反应特征以及这些物质对棉铃虫取食等行为的影响。1、雌性棉铃虫触角刺形感器味觉感受特性研究结果表明,雌性棉铃虫成虫触角司味觉感受的刺形感器(sensilla chaetica)在每一触角节上均有分布,在每一触角节的侧边缘(lateral edge)、背面(dorsal surface)和腹面(ventral surface)分别有2、1-2、2个刺形感器。端部(distal part)的感器比基部(proximal part)的感器长。最尖端触角节上刺形感器的数量多于其它触角节,约7-8根,它们对糖类等物质的敏感性显著强于其它部位上的感器。通过记录触角上味觉感器对蔗糖、果糖、葡萄糖、麦芽糖、海藻糖、肌醇和9种常见氨基酸以及4种植物次生代谢物质——水杨苷、烟碱、黑芥子苷、番木鳖碱(除烟碱和番木鳖碱为10mmol/L,其余化合物均为100mmol/L)的电生理反应,发现蔗糖、果糖和烟碱引起显著的电生理反应,且随剂量的增大反应加强,引起反应的最低浓度均为1 mmol/L。其余物质只引起微弱反应或无反应。通过测定触角上刺形感器对混合物的电生理反应和交叉适应试验(cross adaptation test),我们发现在触角顶端刺形感器内,蔗糖和果糖刺激同一味觉神经元引起电生理反应；蔗糖和烟碱分别刺激不同的味觉神经元引起电生理反应；同时,烟碱的存在可显著抑制感受糖类物质的神经元的活性,并且随着烟碱浓度的增加,抑制效果越明显。行为学实验结果表明,蔗糖和果糖刺激昆虫触角时均引起喙管伸长反应(proboscis extension reflex)和吸食行为；剂量越大反应越强,与感器的电生理反应呈正相关性；蔗糖对喙管伸长反应的刺激作用最强。烟碱是一种重要的取食抑制素,显著抑制棉铃虫的喙管伸长反应。触角味觉感器在感受烟碱的过程发挥了重要作用。2、雌性棉铃虫触喙管栓锥形感器味觉感受特性棉铃虫的喙上大约有90个栓锥形感器(sensilla styloconica)发挥味觉感受功能。它们分布在喙管前部约1/3处；从感器分布部位的基部到端部,感器逐渐变短,不同部位的感器对糖类物质感受的敏感性无显著差异。喙上栓锥感器的顶端记录结果显示,感器对蔗糖、果糖和葡萄糖有较强的电生理反应,且随剂量的增大反应加强。通过测定喙上栓锥感器对蔗糖和葡萄糖的混合物的电生理反应,我们发现蔗糖和葡萄糖刺激同一味觉神经元产生电生理反应。通过测定棉铃虫喙管对不同糖类溶液的取食速率,我们发现棉铃虫对蔗糖、果糖和葡萄糖的取食速率较高,且呈剂量依赖型,其中对蔗糖的取食速率最高,进一步证实了糖类物质对昆虫的重要意义。
【关键词】：棉铃虫 触角 喙 烟碱 顶端记录技术 喙管伸长反应
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S433
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 前言11-20
• 1 昆虫味觉感器的分布12-13
• 2 昆虫味觉感受神经元的研究进展13-14
• 3 昆虫味觉受体及其功能14-17
• 3.1 糖受体16
• 3.2 苦味受体16-17
• 3.3 CO_2受体17
• 4 糖类和植物次生物质及其相互作用对昆虫取食行为的影响17-18
• 5 研究目的和意义18-20
• 第二章 雌性棉铃虫成虫触角刺形感器对糖和氨基酸的味觉感受20-42
• 1 材料与方法21-25
• 1.1 供试昆虫21-22
• 1.2 供试化合物22
• 1.3 扫描电镜实验22-23
• 1.4 电生理实验23-24
• 1.5 喙管伸长反应(proboscis extension reflex,PER)24-25
• 1.6 数据统计分析25
• 2 结果25-39
• 2.1 雌性棉铃虫成虫触角刺形感器的形态及分布25-26
• 2.2 棉铃虫触角不同部位上味觉感器对糖类反应的差异性26-27
• 2.3 棉铃虫触角顶端部位味觉感器的分类27-29
• 2.4 棉铃虫触角顶端部位味觉感器对糖及氨基酸的电生理反应29-32
• 2.5 感器内对特定化合物反应的神经元的鉴定32-36
• 2.6 喙管伸长反应36-38
• 2.7 触角顶端味觉感器对特定化合物的电生理反应和行为反应之间的关系38-39
• 3 讨论39-42
• 3.1 触角味觉感器的电生理反应39-40
• 3.2 糖类对棉铃虫行为的影响40-41
• 3.3 电生理反应和行为反应之间的关系41-42
• 第三章 雌性棉铃虫成虫触角刺形感器对植物次生物质的味觉感受42-56
• 1 材料与方法42-45
• 1.1 供试昆虫42-43
• 1.2 供试化合物43
• 1.3 电生理实验43-45
• 1.4 喙管伸长反应45
• 1.5 数据统计分析45
• 2 结果45-54
• 2.1 触角顶端部位味觉感器对植物次生物质的电生理反应45-48
• 2.2 触角顶端感器对糖类和烟碱反应的神经元的鉴定48-49
• 2.3 烟碱对棉铃虫感受糖类物质的影响49-53
• 2.4 电生理反应和行为反应的关系53-54
• 3 讨论54-56
• 第四章 雌性棉铃虫成虫喙上味觉感器对糖类物质的电生理反应及与行为的关系56-69
• 1 材料与方法57-60
• 1.1 供试昆虫57
• 1.2 供试化合物57
• 1.3 扫描电镜实验57-58
• 1.4 电生理实验58-59
• 1.5 行为实验59
• 1.6 数据统计分析59-60
• 2 结果60-67
• 2.1 雌性棉铃虫成虫喙管栓锥形感器的形态及分布60
• 2.2 棉铃虫喙管不同部位上味觉感器对糖类的反应60-61
• 2.3 棉铃虫喙管上味觉感器的分类61-62
• 2.4 棉铃虫喙管味觉感器对糖类物质的电生理反应62-65
• 2.5 感器内对特定化合物反应的神经元的鉴定65-66
• 2.6 取食行为实验66-67
• 3 讨论67-69
• 总结69-70
• 参考文献70-82
• 致谢82-84
• 攻读学位期间发表和待发表论文目录84

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