蜘蛛利用吡咯碱抵御蚂蚁进攻的行为进化机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31801979
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    张士昶
  • 依托单位：
    湖北大学
  • 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 nature, animals can use passive or active chemical defense to counter natural enemies' attacks. There are few reports on the evolutionary mechanism of this defense, especially active chemical defense. In previous work, we found that Nephila antipodiana can use pyrrolidine to defend against ant attack. However, the evolutionary mechanism of this defense behavior is still unclear， although preliminary studies have shown that pyrrolidine can be used by many spiders. This project intends to investigate the utilization of pyrrolidine in spider populations, study the evolutionary model of this behavior and analyze the underlying forming reasons behind the model. The project is divided into four parts: (1) The collection of spiders and the extraction of related data of spider morphology. (2) The construction of phylogenetic tree. (3) The extraction and analysis of chemical substances on the surface of spider silk. (4) The construction of an evolutionary model of active chemical defense with pyrrolidine in spiders. The results of this study are not only helpful to comprehensively understand the interaction between spider and ants in the process of evolution, it can also provide a solid scientific evidence for the evolutionary mechanism of animal chemical defense.
在自然界中，动物可以利用被动的或者主动的化学防御来对抗天敌的攻击。对于这种防御手段的进化机制的研究，国内外的报道还非常少，尤其是主动的化学防御。在前期的工作中，我们发现对柄络新妇蜘蛛Nephila antipodiana可以利用吡咯碱主动地防御蚂蚁的攻击，但是这种防御行为的进化机制目前还不清楚，尽管初步的研究结果显示吡咯碱可以被很多种蜘蛛利用。本项目拟调查各蜘蛛类群中吡咯碱的利用情况，进而研究这种行为的进化模式，并分析产生这种进化模式的原因。项目共分成四部分：（1）蜘蛛采集及蜘蛛形态特征相关数据的提取；（2）系统进化树的构建；（3）蜘蛛丝表面化学物质的提取及分析；（4）蜘蛛利用吡咯碱进行主动化学防御的进化模式的构建。本项目的研究结果不仅有助于全面了解进化过程所中蜘蛛与蚂蚁的互作关系，也可以为动物化学防御的进化机制研究提供一个有力的科学证据。

结项摘要

化学防御是动物重要的防御手段，然而关于这种防御手段的进化机制的研究，国内外的报道还非常少。在前期的工作中，我们发现对柄络新妇蜘蛛Nephila antipodiana可以利用吡咯碱主动地防御蚂蚁的攻击，但是这种防御行为的进化机制目前还不清楚，尽管初步的研究结果显示吡咯碱可以被很多种蜘蛛利用。本项目调查了各蜘蛛类群中吡咯碱的利用情况，进而研究了这种行为的进化模式，并分析产生这种进化模式的原因。我们调查了11个科的65个属的蜘蛛，发现利用吡咯碱防御蚂蚁的行为主要出现在园蛛科和络新妇科这两个科的蜘蛛里。我们构建了这种行为的演化模式，发现这种行为在蜘蛛里面演化了一次，但是在演化过程中“丢失”了至少7次。这是首次揭示单一化学物质被一大类动物用作化学防御物质的行为模式及其进化机制，丰富和完善动物防御理论。 本项目的研究结果不仅有助于全面了解演化过程所中蜘蛛与蚂蚁的互作关系，也可以为动物化学防御的进化机制研究提供一个有力的科学证据。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Metabolic and immunological effects of gut microbiota in leaf beetles at the local and systemic levels
叶甲虫肠道微生物群在局部和全身水平的代谢和免疫学影响
  • DOI：
    10.1111/1749-4877.12528
  • 发表时间：
    2021-03-25
  • 期刊：
    INTEGRATIVE ZOOLOGY
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Ma, Meiqi;Tu, Chengjie;Xu, Letian
  • 通讯作者：
    Xu, Letian
Detritus decorations as the extended phenotype deflect avian predator attack in an orb-web spider
球网蜘蛛中的碎屑装饰作为扩展表型偏转鸟类捕食者的攻击
  • DOI：
    10.1111/1365-2435.13636
  • 发表时间：
    2020-09-06
  • 期刊：
    FUNCTIONAL ECOLOGY
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Ma, Nina;Yu, Long;Zhang, Shichang
  • 通讯作者：
    Zhang, Shichang
Male opportunistic mating increases with intensity of female sexual cannibalism in 3 web-building spiders.
三只结网蜘蛛中，雄性机会性交配随着雌性同类相食的强度而增加
  • DOI：
    10.1093/cz/zoab090
  • 发表时间：
    2022-03
  • 期刊：
    Current zoology
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    Ma 马玉冰 Y;Hua 华泽远 Z;Mao 毛艾佳 A;Li 李代芹 D;Zhang 张士昶 S
  • 通讯作者：
    Zhang 张士昶 S
Discoid decorations function to shield juvenile Argiope spiders from avian predator attacks
盘状装饰可以保护幼年金蛛免受鸟类捕食者的攻击
  • DOI：
    10.1093/beheco/arab089
  • 发表时间：
    2021-08
  • 期刊：
    Behavioral Ecology
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Wang B.J.;Yu L.;Ma L.L.;Zhang Z.T.;Liu Q.;Fan W.R.;Rong Y.;Zhang S.C.;Li D.
  • 通讯作者：
    Li D.
Influence of maternal diet on offspring survivorship, growth, and reproduction in a sheetweb spider.
母体饮食对板网蜘蛛后代存活、生长和繁殖的影响
  • DOI：
    10.1242/bio.056846
  • 发表时间：
    2020-11-06
  • 期刊：
    Biology open
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Wen L;Zhang Z;Zhang S;Liu F;Jiao X;Li D
  • 通讯作者：
    Li D

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其他文献

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雄蛛弹跳反抗雌蛛性食同类行为的适应性意义及演化模式研究
  • 批准号：
    32370530
  • 批准年份：
    2023
  • 资助金额：
    50.00 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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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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