长颚斗蟋飞行行为多型成虫飞行与繁殖的生理权衡及其调控机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31802006
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0403.动物生理与行为
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

In view of the importance of dispersal polymorphism in evolutionary developmental biology and agricultural science research, the evolutionary significance and physiological control mechanism of this phenomenon have become hotspots in basic biology research. Dispersal polymorphism includes three types: flight behavior polymorphism, flight muscle polymorphism, and wing polymorphism. There are a great number of reports on wing polymorphism of insects, but very few studies on flight bebavior polymorphism, especially the flight behavior polymorphism in wing polymorphic insects. The cricket species Velarifictorus aspersus Walker displays distinct wing dimorphism - individuals are either micropterous with much degenerate wings or macropterous with fully developed wings. Our preliminary experiments showed that macropterous adults also exhibited different flight behavior, and the fighting strategy varied between macropterous and micropterous males when competing for different resources. In this project, we plan to investigate the morphological and physiological characteristics of mobile and sedentary macropterous V. aspersus so as to elucidate the evolutionary significance of flight behavior polymorphism. To explore the underlying mechanism of juvenile hormone (JH) control of flight and reproduction, diurnal variation of haemolymph JH titer in mobile and sedentary macropterous females and micropterous females will be analyzed by using a liquid chromatography-mass spectrometry method, and effect of exogenous JH on the synthesis of flight fuels and reproductive development in mobile and sedentary macropterous females will be examined. In order to identify the key genes involved in flight and reproductive development, we will perform de novo transcriptome assembly and gene expression analysis using short-read sequencing technology combined with a tag-based digital gene expression system to compare gene expression profiles from flight muscles, fat body, and ovary in the mobile and sedentary macropterous females and micropterous females at different stage of adulthood. This research will provide new insights for understanding the evolution of dispersal polymorphism and maintaining mechanism of intraspecific polymorphism, and it will also be instructive for management of pests presenting dispersal dimorphism.
鉴于昆虫扩散多型在进化发育生物学和农业科学研究中的重要性,昆虫扩散多型的适应意义和调控机理一直是基础生物学研究的热点。昆虫扩散多型包括三种类型:飞行行为多型、飞行肌多型和翅多型。其中,飞行行为多型,尤其是翅多型昆虫的飞行行为多型现象的研究极少。本项目拟以长颚斗蟋为对象,建立扩散型和居留型遗传系,研究扩散型和居留型成虫的形态和生理学差异,探讨其飞行行为多型的适应意义;通过液质联用法检测不同扩散型雌成虫体内的保幼激素滴度变化规律,结合外源激素处理对其飞行和繁殖的影响研究,阐明保幼激素对其雌成虫飞行和繁殖的调控机理;通过转录组测序技术,对羽化后不同阶段的扩散型、居留型及短翅型雌成虫飞行肌、卵巢和脂肪体中的基因表达谱进行比较分析,筛选其调控飞行和繁殖的关键基因。研究结果将为解释昆虫扩散行为的进化及种内多型性维持机制提供新依据,为防治具扩散多型现象的农林害虫提供新的思路。

结项摘要

飞行能力多型现象在许多昆虫种类中均有报道,是一些农林害虫爆发成灾的重要原因之一。本项目以长颚斗蟋为研究材料,对其飞行行为多型的适应意义,飞行和繁殖的保幼激素调控机制及其表达差异基因进行了研究。研究结果显示,不同扩散型成虫在营养物质的分配上存在显著差异,且扩散型比居留型长翅成虫需飞行更长时间以开启繁殖发育,说明了飞行行为多型长颚斗蟋存在飞行和繁殖间的生理权衡关系。具飞行能力的长翅型雌虫血淋巴内的保幼激素滴度存在昼夜节律,而不具飞行能力的短翅型雌虫血淋巴内的保幼激素滴度较为恒定;外源激素处理证实保幼激素下降会抑制长翅雌虫飞行,且长翅雌虫在开启快速繁殖发育的过程中保幼激素滴度升高且保持稳定,说明短时间高滴度的保幼激素调控飞行,而长时间高滴度的保幼激素诱导繁殖。通过转录组测序分析,发现长、短翅型雌成虫共3611个基因表达存在显著差异,其中,短翅雌虫表达上调基因1397个,下调基因2214个;扩散型和居留型长翅雌成虫间存在873个差异表达基因,其中上调基因数量为492条,下调基因数量为381条,差异表达基因主要富集在代谢通路,为进一步明确飞行和繁殖的关键调控基因奠定了基础。项目研究结果为揭示飞行行为多型现象的适应意义及其调控机理提供了新的证据,对具飞行能力多型现象的农林害虫防治亦有一定的指导意义。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Development of new microsatellite loci for wing dimorphic crickets Velarifictorous aspersus and their cross-utility in other Gryllidae species
翅二态性蟋蟀 Velarifictorous aspersus 新微卫星位点的开发及其在其他蟋蟀科物种中的交叉效用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Asia-Pacific Entomology
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Zeng Y;Zhou ZL;He YY;Zhu DH
  • 通讯作者:
    Zhu DH
长颚斗蟋长翅和短翅型雄成虫营养物质的积累与分配差异
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    昆虫学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾杨;张斌;贺一原;赵鑫;朱道弘
  • 通讯作者:
    朱道弘
Effect of a Nitric Oxide Synthase Inhibitor on Fighting Behavior of Male Crickets Velarifictorus aspersus (Orthoptera: Gryllidae) under Different Resource Conditions
不同资源条件下一氧化氮合酶抑制剂对雄性蟋蟀Velarifictorus aspersus(直翅目:蟋蟀科)战斗行为的影响
  • DOI:
    10.18474/jes21-59
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    Journal of Entomological Science
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    Han GY;Zeng Y;Zhu DH
  • 通讯作者:
    Zhu DH

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其他文献

基于风险感知的室内疏散情绪传染与干预策略研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    系统仿真学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾杨;黎金玲;郭海湘;陈卫明
  • 通讯作者:
    陈卫明
基于社会力模型的多出口室内应急疏散仿真研究
  • DOI:
    10.16182/j.issn1004731x.joss.19-0611
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    系统仿真学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭海湘;曾杨;陈卫明
  • 通讯作者:
    陈卫明
动脉粥样硬化分子互作网络的构建及生物学通路分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生物医学工程杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李娜;李圳阳;赖文龙;曾杨
  • 通讯作者:
    曾杨
人及小鼠钠通道SCN3A基因的启动子及其上游调控区的分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生物化学与生物物理进展
  • 影响因子:
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  • 作者:
    孙卫文;廖卫平;赵绮华;龙跃生;曾涛;曾杨
  • 通讯作者:
    曾杨
肝脏慢性病毒感染对结直肠癌肝转移发生及生存影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Chinese Journal of Clinicians(Electronic Edition)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾杨;李森茂;陈曦;何晓生;何小文;马晋平;吴小剑;兰平
  • 通讯作者:
    兰平

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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