棉铃虫和烟青虫雄性对雌性信息素腺体组分的外周嗅觉编码及遗传机制

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luo_yu
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同域发生的近缘种棉铃虫(Helicoverpa armigera)和烟青虫(Helicoverpaassulta)使用两种化合物(Z)-11-hexadecenal(Z11-16∶Ald)和(Z)-9-hexadecenal(Z9-16∶Ald)作为二元性信息素组分,但在信息素腺体内的比例却正好相反,分别为98∶2和5∶95。此外,性信息素腺体提取物中还有结构类似的其他化合物,这些化合物包括(Z)-9-tetradecenal(Z9-14∶Ald)、(Z)-9-hexadecen-1-ol(Z9-16∶OH)、(Z)-11-hexadecen-1-ol(Z11-16∶OH)、(Z)-9-hexadecenyl acetate(Z9-16∶Ac)、(Z)-11-hexadecenyl acetate(Z11-16∶Ac)等五种,这些信息素腺体组分对两个物种的种间隔离发挥着重要作用。在实验室前期对二元性信息素组分外周感器编码研究的基础之上,我们利用单感器记录进一步研究了两个物种对这些信息素腺体组分的编码。除了雌性信息素腺体组分,还有一些气味化合物也可以引起棉铃虫行为反应,这些气味化合物统称为行为相关气味化合物(behavioral relevant odorants),我们将多种行为气味相关化合物与Z11-16∶Ald混合成的不同浓度的混合物,分析研究混合物对棉铃虫A型感器调谐信息的外周混合物效应,并选取有典型外周混合物效应的植物气味,研究了混合物对雄性寻找配偶行为的影响。最后我们通过对杂交代和两个回交代雄性触角性信息素感器的记录,分析并探讨了雄性对雌性性信息感受的遗传机制。取得结果主要如下:  1.棉铃虫和烟青虫雄性触角性信息素感器共有A型,B型和C型三类,A类感器调谐Z11-16∶Ald,B类感器调谐Z9-14∶Ald,而不调谐Z9-16∶Ald,C类感器调谐Z9-14∶Ald和Z9-16∶Ald。B型和C型感器调谐谱并不固定,有一定的变异。根据调谐谱的不同又分为不同亚型:B型感器有两种亚型,一种只调谐Z9-14∶Ald,称为B1感器,另一种B2感器还调谐另一种醇类化合物,棉铃中为Z11-16∶OH,烟青虫中为Z9-16∶OH。C型感器分为三种亚型,棉铃虫C1感器调谐Z9-14∶Ald,Z9-16∶Ald,Z11-16∶OH和Z11-16∶Ac; C2感器调谐Z9-14∶Ald,Z9-16∶Ald和Z11-16∶OH; C3感器调谐Z9-14∶Ald和Z9-16∶Ald。烟青虫C1感器调谐Z9-14∶Ald,Z9-16∶Ald,Z9-16∶OH和Z11-16∶OH; C2感器调谐Z9-14∶Ald,Z9-16∶Ald和Z9-16∶OH; C3感器调谐Z9-14∶Ald和Z9-16∶Ald。  2.Z11-16∶Ald分别与20个行为相关气味物质(雄性毛刷气味,雌性性信息素腺组分,寄主植物气味)组成不同浓度混合物刺激棉铃虫A型感器时,有11种气味物质的加入不改变A型感器对Z11-16∶Ald的放电频率;8种气味物质的加入显著降低了A型感器对Z11-16∶Ald的放电频率,为抑制性的外周混合物效应,且抑制作用与浓度相关,即气味物质浓度越高,抑制效应越显著;1种气味物质的加入显著提高了A型感器对Z11-16∶Ald的放电频率,为增效性的外周混合物效应。除了频率编码外,A型感器OSNs还通过时间编码来调谐混合物信息:多种物质与Z11-16∶Ald以混合物形式刺激时,从刺激开始到发出动作电位的潜伏时间显著延长。选择两种抑制性气味物质,苯甲醛和苯乙醛,一种增效性气味物质3-甲基-1-丁醇,以不同浓度分别与棉铃虫性信息素二元组分和主要性信息素组分Z11-16∶Ald混合,进行风洞试验,探讨了混合物对雄性追寻配偶雌性行为反应的影响。高浓度3-甲基-1-丁醇的加入,显著增加了雄蛾对Z11-16∶Ald的逆飞比例;苯甲醛,苯乙醛则显著抑制雄蛾对性信息素组分的反应。  3.对两个亲本,杂交代F1和两个回交代BC1,BC2雄性触角性信息素的研究发现,雄性触角感受性信息素的A型感器和C型感器数量比例的遗传符合孟德尔遗传,且在BC1代个体中出现了1∶1的表型分离比,即21个BC1个体A型感器与C型感器比例和亲本烟青虫的该比例无显著差异,27个BC1个体A型感器与C型感器比例和亲本棉铃虫的该比例无显著差异。F1代和BC2中A型感器与C型感器比例和棉铃虫无显著差异,因此可得出控制性息信感器的数量比例上,棉铃虫的基因为显性基因。对性信息素腺体微量组分的调谐上,杂交F1代A型感器出现了A2和A3两个亚型,即部分A型感器可以调谐Z11-16∶OH和Z9-14∶Ald; F1代和BC2代的C型感器中也出现了新的亚型Expanded C,Expanded C调谐Z9-16∶Ald,Z9-14∶Ald,Z9-16∶OH,Z11-16∶OH和Z11-16∶Ac,即反应谱是两个物种C型感器调谐物质的总和。F1代C型感器亚型包含两个物种记录到的所有的亚型类型,BC1代更多的表现回交代母本烟青虫的反应特点:即C型感器对Z9-16∶OH有强的调谐作用,而对Z11-16∶Ac则无调谐作用;而BC2代则更多的表现回交代母本棉铃虫的反应特点:即C型感器更多的调谐Z11-16∶Ac,而对Z9-16∶OH无调谐作用,或有较弱的反应。
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