杜鹃寄主反寄生认知行为的机制与进化

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31672303
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    62.0万
  • 负责人：
    杨灿朝
  • 依托单位：
    海南师范大学
  • 学科分类：
    C0403.动物生理与行为
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The interaction between parasitic cuckoos and their hosts constitutes a model system and an optimal opportunity to study coevolution and animal cognition because egg and chick cognitions are no other than the most important adaptations against cuckoo parasitism by hosts. However, the mechanism and evolution of such anti-parasitic cognition have received less attention and research. This program aims to (1) reveal the mechanism of egg cognition by testing the impacts of parasitism pressure, egg color and pattern, egg UV reflectance, egg size, egg number and egg smell on egg cognition; (2) reveal the evolution of egg cognition by testing the hierarchical process from nest sanitation to egg cognition; (3) reveal the mechanism and evolution of chick cognition by testing the impacts of egg cognition, chick color, chick UV reflectance, chick begging call, chick smell and host habituation on chick cognition. Several advanced methods and technologies including parasitism experiment, spectra analysis, avian visual modeling, granularity analysis, NPM modeling, 3D scanning, 3D modeling and 3D printing are used. The final destinations of this program are to improve our knowledge about avian brood parasitism, and enhance the domestic academic level in such scientific domain.
寄生性杜鹃与寄主之间的互作，是研究协同进化的模式系统，更是研究动物认知行为的重要渠道，因为在寄主的反寄生进化中，如何识别杜鹃的寄生卵和寄生雏鸟，正是对抗杜鹃巢寄生最重要的行为适应，然而国际上对寄主反寄生认知行为的机制和进化方面的研究甚少。本项目拟采用卵寄生实验、雏鸟易养寄生实验、光谱分析技术、鸟类视觉模型、Granularity粒度分析、NPM斑纹匹配模型、3D扫描、3D建模和3D打印等方法和技术，通过研究寄生压力、卵色斑纹、卵UV、卵大小、卵数量和卵气味与卵认知的关系以揭示卵认知的机制；通过研究清巢行为到卵认知行为的等级变化以揭示寄主卵认知的进化；通过研究卵认知、雏鸟体色、雏鸟UV、雏鸟鸣声、雏鸟气味和寄主习惯化行为与寄主雏鸟认知行为的关系以揭示雏鸟认知行为的机制与进化。本项目研究旨在完善鸟类巢寄生研究领域的理论学说，提高我国在国际相关研究领域的学术影响力。

结项摘要

通过本项目的研究，创建了一套3D建模和打印方法，通过不同几何维度独立量化实验模型，实现控制一个维度的同时，检测寄主卵认知在另一个维度的进化程序，并通过实验揭示了寄主在卵认知表面边缘和立体容积两个维度呈现等级进化。该方法使未来的研究方法更加标准化，并提高了研究结果的可比性，在相关研究领域具有应用前景。通过对不同寄生压力的寄主种群的研究，首次证明杜鹃寄生压力的释放，降低了其卵认知的拒绝动机，而卵识别能力处于中性选择而维持。通过理论模型，首次推导了多态型卵色的进化是寄主反寄生的高效适应，并阐明了其适应机制：当寄主进化出多态型卵色，杜鹃的寄生成功率显著地下降，而杜鹃相应卵色多态型的进化，并不能提高杜鹃种群的总寄生成功率，而是种群内频率制约选择的结果。通过光谱分析、鸟类视觉模型和寄生实验，检测了寄主基于卵背景色、斑纹、UV、嗅觉、大小、数量等方面的认知行为，表明斑点有无和背景色在寄主卵认知中呈现等级判断机制：寄主优先以斑点有无，再以背景色变化作为认知判断；而卵大小没有影响寄主卵认知的拒绝率，但影响其拒绝模式；未发现寄主具有基于UV、嗅觉或数量进行卵认知的能力。通过FLIR热成像技术揭示了杜鹃卵壳的保温性能和寄生适应，为寄生鸟类卵壳的趋同进化提供普适性解释。通过实验将卵识别和卵回收行为联系起来，首次揭示了两者在杜鹃寄主卵认知能力演化中的冲突与适应。通过对寄主卵认知与雏鸟认知关系，及基于体色、UV、声音等方面的雏鸟认知行为研究，发现有些不具备卵认知能力的寄主，可以进化出雏鸟认知能力，结果支持了rarer enemy假说；但未发现寄主根据体色、UV或声音进行雏鸟识别，也未发现习惯化行为对寄主接受杜鹃雏鸟具有影响。项目最新的研究发现有些具备雏鸟认知能力的寄主具有很强的嗅觉，能利用芳香植物为后代驱虫，结果暗示嗅觉在寄主拒绝寄生雏鸟的认知中可能扮演着重要的角色，为将来的研究指明了方向。

项目成果

期刊论文数量（37）
专著数量（1）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Russet Sparrows spot alien chicks from their nests
赤褐色麻雀在巢中发现外星雏鸟
  • DOI：
    10.1186/s40657-018-0104-y
  • 发表时间：
    2018-03-28
  • 期刊：
    AVIAN RESEARCH
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Huo, Juan;Yang, Canchao;Moller, Anders Pape
  • 通讯作者：
    Moller, Anders Pape
High egg rejection rate in a Chinese population of grey-backed thrush (Turdus hortulorum).
中国灰背鸫 (Turdus hortulorum) 群体的卵排斥率很高。
  • DOI：
    10.24272/j.issn.2095-8137.2019.039
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Zoological Research
  • 影响因子：
    4.9
  • 作者：
    Yang C;Wang L;Liang W;Møller AP
  • 通讯作者：
    Møller AP
Responses of cuckoo hosts to alarm signals of different nest intruders in non-nesting areas
非筑巢区杜鹃寄主对不同筑巢入侵者警报信号的反应
  • DOI：
    10.24272/j.issn.2095-8137.2020.030
  • 发表时间：
    2020-03
  • 期刊：
    Zoological Research
  • 影响因子：
    4.9
  • 作者：
    Wang J;Ma L;Liang W;Yang C
  • 通讯作者：
    Yang C
Model eggs fail to detect egg recognition in host populations after brood parasitism is relaxed.
在巢寄生放松后，模型蛋无法检测到宿主群体中的蛋识别。
  • DOI：
    10.1186/s12983-020-00362-0
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Frontiers in Zoology
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Yang C;Wang L;Cheng S-J;Hsu Y-C;Møller AP;Liang W
  • 通讯作者：
    Liang W
How can distinct egg polymorphism be maintained in the rufescent prinia (Prinia rufescens)-plaintive cuckoo (Cacomantis merulinus) interaction-a modeling approach.
如何在红鹩莺（Prinia rufescens）-哀怨杜鹃（Cacomantis merulinus）相互作用中维持不同的卵多态性——一种建模方法
  • DOI：
    10.1002/ece3.3090
  • 发表时间：
    2017-08
  • 期刊：
    Ecology and evolution
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Liang W;Yang C;Takasu F
  • 通讯作者：
    Takasu F

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其他文献

海南昌江家燕(Hirundo rustica)种群的卵色及其窝内窝间变异
  • DOI：
    10.13292/j.1000-4890.201607.016
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    生态学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    牛楠;霍娟;粟通萍;杨灿朝;梁伟
  • 通讯作者：
    梁伟
中杜鹃捕食比氏鹟莺的卵
  • DOI：
    10.13292/j.1000-4890.201701.012
  • 发表时间：
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  • 期刊：
    生态学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    粟通萍;邵玲;霍娟;杨灿朝;梁伟
  • 通讯作者：
    梁伟
Defciency in egg rejection in a host species as a response to the absence of brood parasitism
宿主物种对卵排斥的缺陷是对幼体寄生缺失的反应
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Behavioral Ecology
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    杨灿朝
  • 通讯作者：
    杨灿朝
在遗传学教学中加强保护理念教育的探索与实践
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
    符碧;梁斌;杨灿朝;梁伟
  • 通讯作者：
    梁伟
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    四川动物
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨灿朝
  • 通讯作者：
    杨灿朝

其他文献

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杨灿朝的其他基金

杜鹃宿主的卵回收认知行为的适应性演化
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矛纹草鹛（Babax lanceolatus）对鹰鹃（Hierococcyx sparverioides）寄生的应对策略和反寄生适应
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  • 项目类别：
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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

        graph TD
          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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