昆虫激素作用的生化机理及其应用

大约四十年前,证实昆虫体内有激素存在以来,到目前已知昆虫从卵到成虫,所经历的蜕皮、变态、羽化及生殖过程,都是受昆虫内分泌系统分泌的各种激素调节控制的。昆虫间脑神经分泌细胞群分泌的脑激素,有激动前胸腺产生和释放蜕皮激素(蜕皮酮)的作用,进而控制昆虫的发育和蜕皮过程;脑激素还刺激咽侧体,使之产生和释放保幼激素,来控制卵母细胞的进一步成熟。昆虫的蜕皮和变态是在蜕皮激素和保幼激素两者相互协调控制下进行的,保幼激素在成虫期调控生殖过程中起着重要作用。保幼激素和蜕皮激素的化学结构分别如图1及图2所示.     

玉米oxylipins信号途径关键基因的克隆及其在虫害诱导防御中的作用

采用RT-PCR的方法, 从茉莉酸处理的玉米叶片中克隆了oxylipins信号途径的3个关键调控基因(ZmAOS, ZmAOC和ZmHPL) cDNA片段, 并根据同源性比较, 获得了全长cDNA. 基因表达分析表明, 甜菜夜蛾危害可以诱导oxylipins信号途径关键基因的表达, 且与外源茉莉酸甲酯的诱导作用相似; 虫害对玉米未受损伤叶片防御相关基因(主要是一些调节植物防御物质合成的基因)有明显诱导作用, 且与外源茉莉酸处理叶片的表达特性极为相似; 先用茉莉酸信号途径的抑制剂SHAM处理玉米后, 虫害不能诱导玉米防御基因的表达; 外源绿叶性气味物质(GLVs)及β-罗勒烯处理对玉米防御相关基因的表达有明显诱导作用, 同时外源GLVs及β-罗勒烯处理可以诱导茉莉酸信号途径关键调控基因的表达, 但不能诱导ZmHPL基因的表达; 用茉莉酸信号途径的抑制剂处理玉米后, GLVs处理对玉米防御基因表达的诱导作用明显降低, 说明 oxylipins信号途径在虫害诱导玉米产生化学防御的过程中起着关键作用, 茉莉酸是其中重要的内源信号物质, 而另一类oxylipins(GLVs)则作为外部的信号物质在虫害诱导植物产生系统性防御过程中起信息传递作用, 且这种外部的信号物质部分是通过茉莉酸信号途径起作用.     

吸引和排斥与生命物质运动：吸引和排斥是遗传和变异的动力

从染色体,分子,原子水平探讨了吸引和排斥与生命物质的关系。遗传和变异是生物界最基本的运动形式,它们的运动与吸引相互作用密切相关。吸引和排斥的相互作用生物大分子存在的基石,是细胞分裂,维持细胞结构和细胞内各种运动所必需的。同时,吸引排斥的作用还有基因调控,ＤＮＡ重组,突变和修复以及遗传工程中得到体现。     

自然界中同型手性起源的难题

手性和对称破缺是自然界的重要客观存在.从微观的粒子和分子到宏观的物质和宇宙星系,均存在不同水平的手性和对称性破缺,寻找它们的内在统一性是著名的科学难题.本文对2005年美国Science杂志公布的125个科学前沿问题之一"自然界中同型手性的起源"进行了解读,特别关注同型手性对生命起源和生命体系的重要意义,概述介绍了国内外学者的相关研究假说、理论和进展.     

为什么昆虫不能长得像恐龙那么大

昆虫很小,它们是如何成长的?是不是可以长得像恐龙一样大呢?这些问题的答案可能要从昆虫的外表皮谈起.一般高等动物从小到大生长量约为几百甚至几千倍,由于其表皮也随之长大,所以不需要蜕皮.     

脊髓内生长抑素参与P物质引起的伤害性信息传递

P物质(substance P,SP)与生长抑素(somatostatin,SOM)共同分布于脊髓,它们都与伤害感受性信息传递有关。我们以往的工作证实脊髓内SP主要起致痛作用,并可加强伤害性刺激引起的痛反应。据报道,SOM也是伤害性初级传入神经末梢释放的一种神经递质或神经调制物。但是脊髓内SOM是否参与P物质引起的伤害感受性信息传递,尚不清楚。本研究应用免疫组化技术及c-fos和SOM免疫组化双重染色方法研究了这两种免疫标记物的关系,为了对SP诱导SOM合成的可能性进行探讨,进一步用原位杂交(in situ hybridization)技     

神秘的宇宙失踪物质

在神秘的宇宙间有着许多人类未知的奥秘,而目前天文学家一个最棘手的问题是宇宙中深不可测的东西。他们对宇宙知之并不能算少,但有些物质他们怎么也找不到。天文学家认为,他们知道太空中有不少物质,但是用任何一种仪器设备都发现不了它们。去年春天,天体物理学家们认为,他们所相信存在而又发现不了的东西,可能是一些宇宙间的“失踪物质”,这些物质是构成万物的物质,而且能以好几     

科学信息

为了防止被蝙蝠的吞噬,有一些夜间飞行的昆虫在自身的演化过程中产生了一种特殊的能力,这种能力有助于它们的逃命。 2.黑洞及其有关的学说当物质在重力的特殊变化     

地球原始大气中氧气起源的新发现

正地球上氧气(即稳定的氧分子O2)的起源有许多未解之谜.不同于现在所熟知的光合作用产生氧,生命物质存在之前的地球原始大气中就存在氧气,它们是如何产生的呢?已广泛认可的途径是三体复合反应:即两个来自二氧化碳(CO2)光解的O原子和一个媒介体原子分子M,三者共同作用而生成氧气分子O2;最近的一个研究认为CO2在能量范围为11.686~12.145 e V的真空紫外光作用下可以直接     

海底热液活动与生命起源

现代海底热液活动及有关的生命现象是最近三十年来自然科学最重要的发现之一,给地质学、地球化学和生物学的研究提供了全新的视野。通过对地球早期环境条件及其演化的研究,结合地质历史上最早生命的记录,一些科学家意识到,海底热液活动完全具备地球上生命起源必需的物质、能量和环境条件。在热液条件下,不仅一些有机物能通过无机合成得以生成,喷口/海水界面上剧烈的物理和化学梯度为嗜热化能自养微生物提供了能量。嗜热化能自养微生物是热液生态系统的初级生产者,在生物进化历史上也最接近“最后的共同祖先”。文章对“生命起源于海底热液活动”这一科学假说作了比较系统的介绍。     

昆虫机器混合系统:从自由状态控制到自主智能调控

以昆虫作为载体,采用光/电等外部调控手段对其运动行为进行干预或控制,实现可静态预设或动态控制的昆虫机器混合系统,也被称作昆虫机器人.这类微型动物机器人在运动稳定性、环境适应性、隐蔽性等方面拥有天然的优势,在搜救侦查、科学研究等众多领域具有重要的应用价值.随着神经科学、微机电系统、人工智能等研究领域的快速发展,昆虫机器混合系统研究正从自由状态控制发展至自主智能调控阶段.本文回顾了昆虫机器人在受控运动模式、可控动作类型、达成控制任务等方面的研究现状,总结了昆虫机器混合系统研究框架,评述了基于不同调控原理实现的典型昆虫机器混合系统研究进展.在此基础上,分析了昆虫机器混合系统在神经调控机制、微型控制系统、刺激技术及方法、智能控制系统等研究中面临的困难、存在的问题,预测了未来的发展趋势.     

带电荷的暗物质候选者

多年来,天体物理学家们认为电中性的弱作用大质量粒子（weakly interacting massive particles,WIMPs）是最信得过的暗物质候选者,它们只通过引力与普通物质起作用。对于带有电荷的大质量粒子（charged massive particles,CAHAPs）也曾有人建议将它们列为暗物质候选者,但在位于地下废矿井内的一些粒子探测装置未探测到这类暗物质粒子的任何征兆后,十多年前,科学家们就中止了对它们的研究。     

关于地球生命起源"同源说"

地球上的生命起源问题是一个千古之谜,也是现代科学亟待解决的难题.从20世纪80年代起,笔者就现有主要学说及其引证材料和相关事实进行多学科综合研究,以此提出了地球上的生命起源与地球形成同源的假说,即"生命地球同源说",并不断发展与完善.本文试以生命起源研究或争论中的一些关键和核心问题--如地球生命起源的环境问题、时间问题、有机演化问题以及相关的一些科学问题等为焦点,通过分析讨论阐明"同源说"的基本思想和主要观点,并以此来解释生命起源研究中的某些问题和现象,进而就"同源说"提出的不同于现有生命起源学说的一些观点和论点进行综合分析和阐述.     

地磁场与动物感磁

地球上生物的起源和演化都在地球磁场的重要保护中进行.在长期的演化过程中,动物具有了感磁能力以适应地磁场环境,从而帮助动物能够更好地完成其生理活动.揭示地磁场变化与生物圈演化之间的联系,理解现在、过去和未来地磁场变化的生物学效应是生物地磁学研究的主要目标.已有研究发现,许多动物可利用地磁场信息进行定向和导航;地磁场是维持地球生物正常的生理活动和生长发育必不可少的环境因子.本文围绕地磁场与动物地磁导航以及地磁场减弱对动物的可能影响两个方面进行评述.主要阐述动物地磁导航研究在行为学、神经生理学、生物磁学等方面的进展和有关动物感磁机理的3种假说:电磁感应假说、基于磁铁矿感磁假说和基于自由基感磁假说.讨论地磁场变化(磁场强度降低)引起动物生理活动和生长发育异常等多方面的生物学效应,并提出磁场变化引起生物学效应的3种可能途径:磁性金属途径、自由基途径和骨架蛋白途径.细胞内的磁性物质、自由基产物或骨架蛋白可能是动物响应磁场的中介物,它们引起生物体不同水平上的效应.随着现代多学科交叉融合和新实验技术的应用,可以预见在不久的将来人们可以更加准确地在分子水平上解析出动物响应地磁场变化的作用机理.     

猫头鹰的视觉

人们一定曾经注意到许多动物的行为,会随着自然界昼夜节律的交替而改变.例如,当夜幕降临时,一些夜行性昆虫和蝙蝠等,就开始在天空中翩翩起舞;而不少家禽和鸟类则纷纷归巢.从整个动物界来看,根据它们昼夜活动的习性不同,可以分成为昼行性动物和夜行性动物两大类.例如许多昆虫由于它们的复眼能检测紫外光,而且又有灵敏的嗅觉等,因而具有夜间活动的木领、啮齿类动物由于其嗅觉系统特别发达,蝙蝠则由于有回声定位系统,因而也都具有夜行的习性.绝大多数鸟类(包括鸡、鸽等),由于在它们眼睛的视网膜上对弱光起反     

干旱、高盐及低温诱导的植物蛋白激酶基因

干旱、高盐和低温是严重影响作物生长发育及产量的3种不同形式的环境胁迫因子,它们都影响细胞的水分状态,使植物缺水遭受危害. 最近从模式植物拟南芥中克隆了一些同时受干旱、高盐及低温诱导的蛋白激酶编码基因,分别编码受体蛋白激酶、促分裂原活化蛋白激酶、核糖体蛋白激酶以及转录调控蛋白激酶. 着重介绍这些环境胁迫诱导基因的表达特性以及它们的编码产物在植物对上述环境胁迫反应和信号传递中的调控作用.     

三种夜蛾科昆虫对烟草烟碱的诱导及其与昆虫下唇腺葡萄糖氧化酶的关系

烟草Nicotiana tabacum L.是棉铃虫Helicovepa armigera (Hübner)、烟青虫Helicoverpa assulta (Guenėe)和斜纹夜蛾Spodoptera litura (Fabricius) (Lepidoptera, Noctuidae)的共同寄主. 用HPLC测定烟草叶片烟碱含量, 比较了3种昆虫取食以及机械损伤模拟取食对烟草诱导防御反应的差异. 结果表明, 棉铃虫、烟青虫取食以及机械损伤后用它们的下唇腺提取液处理烟草叶片, 都能够抑制损伤对烟草烟碱的诱导; 在烟草叶片的机械损伤部位涂抹黑曲霉Aspergillus niger葡萄糖氧化酶也能够抑制损伤对烟草烟碱的诱导. 相反, 斜纹夜蛾取食或机械损伤后用该幼虫下唇腺提取液处理烟草叶片, 都能够促进损伤对烟草烟碱的诱导; 而加热变性后的斜纹夜蛾下唇腺提取液同样能够促进机械损伤对烟草烟碱的诱导. 由此可见, 昆虫下唇腺中的物质对烟草烟碱的诱导反应有着重要作用. 进一步检测发现, 棉铃虫和烟青虫下唇腺中都存在葡萄糖氧化酶活性, 且棉铃虫下唇腺中该酶的活性显著高于烟青虫的, 而在斜纹夜蛾下唇腺提取液中没有检测到该酶活性; 葡萄糖氧化酶在棉铃虫中主要存在于下唇腺, 其最适pH为7.0, D-葡萄糖是它的最适底物; 在幼虫发育期内, 棉铃虫下唇腺中葡萄糖氧化酶的活性是动态变化的, 在每一龄期幼虫取食最活跃的时期该酶的活性也最高.     

P物质参与伤害性刺激诱发的脊髓c-fos表达

据报道P物质(Substance P,SP)是伤害性初级传入末梢释放的一种兴奋性递质,在痛觉调制过程中,脊髓内SP起着传递痛觉信息和镇痛的双重作用,但这一结论多数是依据注入外源性SP的结果,至于内源性SP在镇痛与致痛中所起的作用,十分复杂,机理尚不清楚.本文应用对神经元功能活动进行细胞定位的c-fos技术,研究SP对伤害性刺激(Formalin,福尔马林,F)所激活的脊髓神经元的影响,进一步了解脊髓内P物质在痛觉调制中所起的作用.     

原癌基因与细胞分化

逆转病毒癌基因的细胞同源顺序被发现以后,主要因为它们能诱导失控的细胞增殖,所以曾推测它们在生长调控中起作用。目前,这一见解因证实了几种原癌基因的产物不是生长因子就是生长因子受体而得到有力支持。此外,日益增多的证据提示原癌基因编码的蛋白质可能在细胞分化中,尤其是在神经元和造血细胞的分化中起作用。     

詹姆斯•洛夫洛克: 来到生命最后的1％

正101岁生日之夜,盖亚假说之父谈论了新冠肺炎、极端气候以及冷冻仓鼠等话题。詹姆斯·洛夫洛克(James Lovelock)最为人熟知的头衔就是"盖亚假说之父"。盖亚假说是一个具有革命性意义的理论,它认为,地球生命是一个自我调节的生物群落,群落内的生命既会互相发生作用,也会与环境发生作用。