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近缘种棉铃虫Helicoverpaarmigera(Hübner)和烟青虫H.assulta(Guenée)(Lepidoptera:Noctuidae)在我国是同域分布的重要农业害虫,它们以顺-9-十六碳烯醛(Z9-16:Ald)和顺-11-十六碳烯醛(Z11-16:Ald)为性信息素组分,但是这两种化合物的比例相反,分别为2:98和95:5。这两种昆虫在实验室内可以成功杂交,为研究其性信息素通信系统的遗传提供了基础。作者主要采用风洞、触角电位图(EAG)和单感受器记录(SSR)等技术,对棉铃虫和烟青虫性信息素比例嗅觉编码进行了研究。在两种昆虫的性信息素腺体内还存在其它物质,含量上也有差异:棉铃虫内顺-11-十六碳烯醇(Z11-16:OH)的含量高于顺-9-十六碳烯醇(Z9-16:OH),而烟青虫内则相反;烟青虫内存在大量顺-9-十六乙酸酯(Z9-16:Ac)和顺-11-十六乙酸酯(Z11-16:Ac),而棉铃虫内则未检测到。在前面研究的基础上,利用行为和电生理学的方法进一步研究了这些物质对性信息素的作用。明确棉铃虫和烟青虫对性信息素的外周嗅觉编码及遗传机制。主要结果如下: 1.雄性棉铃虫和烟青虫可专一地感受各自性信息素的比例而引发行为反应,其触角上毛形感受器中的嗅觉感受神经元(olfactoryreceptorneuron,ORN)调谐性信息素的反应。A型感受器中的ORN调谐Z11-16:Ald,而C型感受器中的ORN调谐Z9-16:Ald,由此来识别着两种物质及其比例,作为中枢神经编码的基础。首先,两种雄虫神经元的特性不同。棉铃虫A型感受器中调谐Z11-16:Ald的ORN较之烟青虫中相应的ORN具有更高的敏感度,且在同一剂量刺激时具更高的脉冲发放频率。相反,烟青虫C型感受器中调谐Z9-16:Ald的ORN较之棉铃虫中相应的ORN具有更高的敏感度,且在同一剂量刺激时具更高的脉冲发放频率。其次,两种感受器在二者触角上的丰富度存在差异。A型感受器与C型感受器的比例在棉铃虫中为78:22,在烟青虫中为18:82。雄性杂交后代F1RS(雌性棉铃虫×雄性烟青虫),F1SR(雌性烟青虫×雄性棉铃虫)和F2(雌性F1SRx雄性F1SR)中,对Z11-16:Ald反应的感受器与对Z9-16:Ald反应的感受器比例分别为64:36,75:25和64:36,与棉铃虫的比例相似。结果暗示,ORN的种类和数量均可能在性信息素的外周神经编码中起关键作用。 2.Z9-16:Ac和Z11-16:Ac分别添加至性信息素混合物中,对烟青虫雄虫的作用不同:Z9-16:Ac表现为行为拮抗剂,Z11-16:Ac表现为行为增效剂。烟青虫雄虫触角上的感受器可以感受这两种物质,C型感受器中的ORN可以调谐Z9-16:Ac的反应,一种对两种性信息素组分均有反应的感受器中的ORN可以调谐Z11-16:Ac的反应。尽管棉铃虫雌虫不产生这两种组分,但是作为烟青虫同域发生的近缘种,其雄虫也存在相应的感受机制,在种间行为隔离中起作用,表现为拮抗反应。棉铃虫雄虫触角上A型感受器中的ORN可以调谐Z9-16:Ac,B型和C型感受器中的ORN可以调谐Z11-16:Ac的反应。 3.Z9-16:OH和Z11-16OH分别添加至棉铃虫和烟青虫的性信息素混合物中表现为不同的作用。Z11-16OH为雄性棉铃虫的行为拮抗剂,但是对雄性烟青虫的行为无影响;Z9-16:OH为雄性烟青虫的行为拮抗剂,对雄性棉铃虫的行为无影响。与亲本的效应不同,Z11-16:OH可以显著增加反交雄虫的起飞率,Z9-16:OH可显著增加正交雄虫的各个所测试行为的发应率。雄虫触角上发现了调谐Z9-16:OH和Z11-16:OH的ORN,位于C型感受器中。棉铃虫雄虫触角上仅发现感受Z11-16:OH的感受器。烟青虫雄虫触角上存在感受Z9-16:OH或Z11-16:OH的感受器,其中感受Z9-16:OH的感受器数量居多。F1RS和F1SR雄虫触角上存在感受Z9-16:OH或Z11-16:OH的感受器,但是感受Z11-16:OH的居多。在F2雄虫的触角上仅发现感受Z11-16:OH的感受器。雄虫调谐这两种组分的感受器性状受棉铃虫的遗传因子影响很大,但是烟青虫的遗传因子也同时具有一定的影响。