生物物种通过繁殖后代使其物种谱系得以延续。生命体繁殖方式与繁殖率会受到外界环境因素的影响,而机体能够感受环境刺激并做出相应的生殖行为反应,以适应环境及其变化并维持和繁衍种族。动物行为是系统水平的活动,依赖于机体对体内外环境刺激的感受、神经与体液调控作用。对行为调控机制的认识,有赖于从分子与细胞、组织器官到系统以至机体整体水平多个层次的研究。由于如今工农业的发展,环境污染较为严重,并且土壤和河流当中富集了大量的重金属,生物体的繁殖因此受到了一定程度的影响,故动物感知环境并整合这些信息以控制繁殖的调控非常关键。然而,目前这种感知环境调控繁殖的机制还不够清楚。线虫的生殖系统比较简单,其排卵行为由小部分的神经回路调节,因此本研究利用基因学分析、行为学检测、神经元操作和神经元钙成像技术对调控线虫排卵行为的分子机制及神经环路进行研究。Cu2+为污染环境的重金属之一,并且其为研究线虫对伤害性刺激影响最普遍的化学物,因此在接下来的实验当中本研究主要以Cu2+作为伤害性刺激研究其对线虫排卵行为的影响。并发现短时程的Cu2+刺激会通过谷氨酸能的ASH和ADL感觉神经元来促进线虫排卵行为。而谷氨酸能的ASH和ADL感觉神经元（Amphid neuron）通过不同的神经环路在不同的环境条件下调控线虫排卵行为。ASH感觉神经元为线虫中主要的伤害性感受神经元,其在正常培养条件下通过ASH—HSN（Hermaphrodite specific motor neuron）神经环路来抑制排卵行为,并在Cu2+刺激条件下通过ASH—AIA—HSN神经环路促进排卵行为。ADL感觉神经元为次要的伤害性感受神经元,仅在Cu2+刺激条件下通过ADL—AIA（Amphid interneuron）—HSN神经环路促进线虫排卵行为。于是在接下来的研究中进行了两个神经元在排卵行为调控中不同分子机制和神经环路的解析。首先,在正常培养条件下,ASH感觉神经元释放少量谷氨酸并通过高敏感的谷氨酸受体GLR-5来抑制HSN运动神经元的活性和排卵行为。第二,在Cu2+刺激条件下,ASH和ADL感觉神经元释放大量的谷氨酸通过低敏感的谷氨酸受体GLC-3抑制AIA中间神经元,而AIA神经元释放乙酰胆碱通过ACR-14对HSN运动神经元的抑制作用因此被消除,从而形成了去抑制的神经环路促进HSN神经元活性和排卵行为。第三,通过药理学实验和数据分析发现感觉神经元中谷氨酸的分级释放编码不同状态下的感觉信号。本论文通过探究Cu2+对线虫排卵行为的影响,阐述了短时程的伤害性刺激会促进线虫的排卵行为。这一现象与生命史理论是相吻合的,即生物体在减少其总体繁殖量的逆境环境中会在短期内提高生殖率来稳定其种群数量,从而维持种族的延续。通过对正常培养条件和Cu2+处理条件下调控线虫排卵行为神经环路的研究,揭示了两个对神经递质亲和力不同的谷氨酸受体对不同环境下感觉信号的不同解码,从而转化为相反行为输出的作用机制。本论文为后期其他环境因子对线虫排卵行为调控分子机制和神经环路的研究奠定了基础。