蝗虫微孢子干扰飞蝗群集的神经和信息化学机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31272092
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1406.生物防治
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Paranosema locustae is an entomophagous microsporidia and has been researched and applied for controlling grasshopper and locusts over the world, but the neurophysiological and molecular mechanism that Paranosema locustae affects locust's aggregation behavior hasn't been reported so far. In the light of parasitic relationship between Paranosema locustae and Locusta migratoria, we have proved the morphological and behavioral phase transformation of Locusta migratoria could be disrupted by Paranosema locustae. In the project, these methods,technologies and equipments, such as scribing, separating, purifying and 16sRNA analysis, head space collection and adsorption equipment, gas chromatography and high performance liquid chromatography, real time quantitative PCR and comparison of the threshold method, will be applied for the studies on abnormal neurochemical and physiological mechanism of Locusta migratoria resulted from the infection of Paranosema locustae, research contents include the differences of intestine bacteria of Locusta migratoria infected and uninfected with Paranosema locustae, the effects of Paranosema locustae on the main active ingredients of aggregation pheromone of Locusta migratoria, substantial changes in central nervous system neurotransmitters and relevant gene expression levels in the Locusta migratoria infected and uninfected with Paranosema locustae. Through the study of the project, it will be disclosed the neurochemical and information chemical mechanism Paranosema locustae results in the abnormal behavior of Locusta migratoria by disrupting the emitting of the main active ingredients of aggregation pheromone and the synthesis of neurotransmitters of Locusta migratoria. These results will provide theoretical basis for controlling locusts with microsporidia.
蝗虫微孢子是当前世界上研究和应用较广的蝗虫病原物,但有关昆虫病原物影响飞蝗群集行为的神经化学和分子机制尚未见报道。本项目基于蝗虫微孢子对飞蝗的高致病性,在明确了微孢子侵染可显著干扰飞蝗形态和行为型变的基础上,采用细菌分离纯化和16SrRNA分析、顶空收集吸附和气相色谱、高效液相色谱和实时定量PCR及阈值比较等方法和技术,研究微孢子侵染导致飞蝗群集异常的信息和神经化学及其分子机制,重点研究微孢子侵染对飞蝗肠道细菌群落的影响及其与飞蝗聚集信息素主要活性成分释放量变化之间的关系、感病和健康飞蝗中枢神经系统中行为相关的神经递质的含量差异以及微孢子侵染对飞蝗体内参与合成重要神经递质的基因表达水平的影响,以期明确微孢子对飞蝗释放聚集信息素主要活性成分的干扰作用和微孢子侵染对蝗虫本身及群体内其它蝗虫神经递质的影响, 最终导致蝗虫群集行为异常的神经化学及分子机制,为利用微孢子杀虫剂来防治蝗虫提供理论依据。

结项摘要

蝗虫是世界上最重要的害虫,而蝗虫微孢子是当前世界上研究和应用较广的环境友好的蝗虫病原物。有关蝗虫病原物抑制飞蝗群集行为的神经化学和分子机制尚未有系统报道。研究发现,蝗虫微孢子可以抑制飞蝗后肠相关细菌的生长发育,被蝗虫微孢子侵染2周后,飞蝗后肠相关细菌的数量减少了21.3%,其后肠细菌群落多样性也明显低于健康蝗虫。进一步研究发现,蝗虫微孢子病可以改变飞蝗群集化学信息指纹谱,干扰了飞蝗聚集信息素的释放,接种后9和10天,飞蝗聚集信息素的主要成分之一壬醛的释放量分别下降了40.3%和53.2%。研究结果证明了蝗虫微孢子通过抑制飞蝗肠道内与聚集信息素合成相关的细菌的生长发育来干扰飞蝗聚集信息素的合成,从而阻止了飞蝗的聚集行为和型变。飞蝗群集程度的减弱又抑制了飞蝗的聚集行为并减少了中枢神经系统相关神经递质的产生。被微孢子侵染2周后,飞蝗的一种主要的神经递质血清素的释放量比健康蝗虫下降了40.2%。健康飞蝗,从5龄生长到成虫,血清素升高了1.7倍,而同期的病蝗没有变化。而且与感病飞蝗紧邻的健康飞蝗的中枢神经系统中的血清素的含量也比与健康蝗虫相邻的飞蝗下降了36.8%。血清素可以传递群集信息并诱导聚集行为,导致微孢子病原抑制了散居型飞蝗向群居型的转变。同时,蝗虫微孢子病也引起相关的其他神经递质的变化,如抑制了牛磺酸的释放,促进了酪胺、瓜氨酸和精氨酸等的释放。进一步深入研究发现,蝗虫微孢子可导致与主要神经递质合成相关的靶基因表达水平的变化,接种蝗虫微孢子病原的飞蝗的与神经递质多巴胺和血清素相关的靶基因pale和vat1的表达水平比健康蝗虫相比显著下降37.4倍。本项目的研究结果, 揭示了昆虫肠道寄生物通过改变寄主昆虫肠道细菌群落及其相关的行为化学物质和神经递质来调控寄主的行为,最终明确了蝗虫微孢子病导致蝗虫群集行为异常的神经化学及分子机制,为高效利用微孢子杀虫剂来防治蝗虫提供了新的理论依据和防治思路。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Population Dynamics and Infection Prevalence of Grasshopper (Orthoptera: Acrididae) After Application of Paranosema Locustae (Microsporidia)
施用副孢子虫(微孢子虫)后蝗虫(直翅目:蝗科)的种群动态和感染流行率
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Egyptian Journal of Biological Pest Control
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Tan Shuqian;Chen Hongxing;Liu Pingping;Shi Wangpeng
  • 通讯作者:
    Shi Wangpeng
Unveiling the mechanism by which microsporidian parasites prevent locust swarm behavior
揭示微孢子虫寄生虫阻止蝗群行为的机制
  • DOI:
    10.1073/pnas.1314009111
  • 发表时间:
    2014-01-28
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Shi, Wangpeng;Guo, Yang;Fang, Weiguo
  • 通讯作者:
    Fang, Weiguo
Effect of Paranosema locustae (Microsporidia) on the behavioral phases of Locusta migratoria (Orthoptera: Acrididae) in the laboratory
实验室中蝗副病菌(微孢子虫)对飞蝗(直翅目:蝗科)行为阶段的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Biocontrol Science and Technology
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Tan Shuqian.;Zhang Kaiqi.;Ji Rong;Shi Wangpeng
  • 通讯作者:
    Shi Wangpeng

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  • 作者:
    石旺鹏;谭树乾
  • 通讯作者:
    谭树乾

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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]
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          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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