稻飞虱生理发育与迁飞行为的磁响应机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31470454
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    88.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0302.行为生态学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The geomagnetic field can avoid life on earth from the effects of cosmic rays' radiation; simultaneously, it also has an important role on the survival, growth and development of livings and their orientation behavior. In general, orientation behavior of agricultural migratory pests during the long-distance migration is one of the research focuses of insect behavior and pest forecast. And the magnetic developmental biology and migratory behavior of insect pests can be further studied and improved through to study the effects of magnetic fields (MFs) on the growth, development, reproduction and migratory behavior, and to clarify the mechanisms of magnetic response in physiologic development and migratory behavior of migratory insects, which is in turn to service for the prediction and forecast of the occurrences of agricultural migratory pests. In this study, the key insect pests of rice planthoppers, brown planthopper (BPH) Nilaparvata lugens, white backed planthopper (WBPH) Sogatella furcifera and small brown planthopper (SBPH) Laodelphgax striatellus, which are typically night migratory insect pests, are used and three types of magnetic fields are controlled, that is, near-zero magnetic field (NZMF), deflecting magnetic fields (DMF) and gradient magnetic fields (GMF) with the earth magnetic field (EMF) as the control treatment. The objectives of this study are following as: Firstly, the effects of magnetic fields on growth, development and reproduction of N. lugens, S. furcifera and L. striatellus, and the molecular biological mechanisms regulated development physiology and reproduction are studied to improve and perfect the developmental biology of rice planthopper affected by magnetic fields. Secondly, the impacts of magnetic fields on the migratory behavior (including migrating ability, geomagnetic orientation and photoinduced migration rhythms etc.) and the molecular biological mechanisms regulated migration behavior are also researched to make clear the mechanisms of magnetic response in migration behavior of rice planthopper; and the geomagnetic orientation of rice planthopper is tested under DMF in contrast to EMF, and the photoinduced migration rhythms of rice planthopper are also studied using flight mills under MFs and hourly automatic light trap in field netting. Finally, it is clear that this project carrying out can improve and perfect the developmental biology and migration behavior of rice planthopper, and service for the prediction and forecast of the occurrences of N. lugens, S. furcifera and L. striatellus.
地磁场除可避免地球生命受宇宙射线辐射影响外,还对地球生物生存与定向行为有重要作用。长期以来,农业迁飞性害虫远距离迁飞定向研究一直是昆虫行为学和害虫预测预报研究的重点。明确磁场变化对迁飞性害虫生长发育与繁殖及其迁飞行为影响的生物学效应,阐明其生理发育与迁飞行为的磁响应机制,有助于完善昆虫磁发育生物学与迁飞行为学,并为害虫预测预报服务。本研究以水稻重大迁飞性害虫褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱为研究对象,开展零磁场、偏转磁场和梯度磁场对稻飞虱生长发育与繁殖的影响及其发育与繁殖调控的分子生物学机理研究;其次,开展磁场变化对稻飞虱迁飞行为的影响及其行为调控的分子生物学机理研究,并开展偏转磁场下稻飞虱迁飞种群地磁定向行为验证以及光诱导的稻飞虱种群迁飞行为节律研究,以明确稻飞虱迁飞行为的磁响应机制。最终,完善稻飞虱磁发育生物学和迁飞行为学研究,并服务于生产中稻飞虱迁飞种群预测预报及其稻田防控。

结项摘要

地磁场不是恒定不变的,而是随时间和空间时刻变化。迁飞昆虫多可进行远距离迁飞,其迁出与迁入地间必然存在磁场变化。明确磁场变化对迁飞性害虫生长发育与繁殖及其迁飞行为影响的生物学效应,阐明其生理发育与迁飞行为的磁响应机制,有助于完善昆虫磁发育生物学与迁飞行为学,并为迁飞害虫预测预报服务。本项目以稻飞虱为模式昆虫,人工模拟磁场强度变化:首先,开展了稻飞虱生理发育和繁殖对磁场强度变化的磁响应表型研究,研究发现三种稻飞虱生理发育和繁殖对磁场变化的响应存在种的特异性,但总体表现为磁场强度减弱引起若虫发育变缓,成虫体重降低,寿命延长和生殖力下降;其次,开展了稻飞虱迁飞行为对磁场变化的磁响应表型研究,研究发现磁场强度减弱可导致白背飞虱和褐飞虱短翅型比例升高,长翅成虫趋光性总体增强,同时改变了长翅成虫的飞行策略,即通过影响飞行速度和飞行时间最终影响稻飞虱飞行距离;之后,基于“磁颗粒介导的磁感受”假说,对褐飞虱体内磁性物质进行了定性、定量、定位探究,首次证实褐飞虱腹部存在主要成分为Fe3O4的内源性纳米磁颗粒(粒径50~450 nm),且长翅型成虫体内含量多于短翅型,暗示该磁颗粒或与褐飞虱迁飞定向有关,为该假说提供了重要的实验和物质基础;最后,基于“隐花色素介导的基于自由基对的磁感受”假说,通过检测与磁响应表型对应的磁响应关键基因的转录表达谱及进行RNAi功能验证,发现磁感受关键基因隐花色素(CRY1,CRY2)及MagR,联同保幼激素信号通路、蜕皮激素信号通路和激脂激素信号通路关键基因调控了稻飞虱生理发育和繁殖以及迁飞行为的磁响应过程,基于此,本团队首次提出了“基于隐花色素介导的激素信号转导的磁响应”机理。本项目的完成一方面促进了“基于磁颗粒的磁感受”和“隐花色素介导的基于自由基对的磁感受”理论的发展;另一方面,将推动迁飞昆虫发育磁生物学、迁飞磁生物学的相关系统研究,有望应用于迁飞害虫田间为害的预测预报。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(14)
Evidence for the presence of biogenic magnetic particles in the nocturnal migratory brown planthopper, Nilaparvata lugens.
夜间迁徙褐飞虱 Nilaparvata lugens 中存在生物磁性颗粒的证据。
  • DOI:
    10.1038/srep18771
  • 发表时间:
    2016-01-05
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Pan W;Wan G;Xu J;Li X;Liu Y;Qi L;Chen F
  • 通讯作者:
    Chen F
迁飞性害虫褐飞虱对地磁强度变化的种群适合度响应
  • DOI:
    10.16380/j.kcxb.2018.08.009
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    昆虫学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘瑞莹;肖子衿;贺静澜;万贵钧;潘卫东;陈法军
  • 通讯作者:
    陈法军
CO2 浓度倍增影响转Bt 水稻非靶标害虫褐飞虱的生长发育及其取食行为
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    逯永清;代 阳;于秀英;于福兰;江守林;周宗元;陈法军
  • 通讯作者:
    陈法军
刺吸电位技术实验中固定昆虫的三种方法比较研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    应用昆虫学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    江守林;何花;屈勇;陈法军
  • 通讯作者:
    陈法军
生物地磁响应研究进展
  • DOI:
    10.16476/j.pibb.2017.0439
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生物化学与生物物理进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺静澜;万贵钧;张明;潘卫东;陈法军
  • 通讯作者:
    陈法军

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其他文献

转基因作物对害虫和天敌影响的研究概况
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    安徽农业科学
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    --
  • 作者:
    肖能文;陈法军;吴刚;李俊生
  • 通讯作者:
    李俊生
稻飞虱种群发生的调查与取样技术
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    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    应用昆虫学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陆明红;韩兰芝;于福兰;陈法军
  • 通讯作者:
    陈法军
CO2浓度升高对转Bt水稻生理指标的影响
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    彭博;王文晶;周可新;陈法军
  • 通讯作者:
    陈法军
环境湿度和降雨对昆虫的影响
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高慧璟;常晓娜;陈法军;翟保平
  • 通讯作者:
    翟保平
褐飞虱体内酵母类共生菌的形态观
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    陈法军;张珏锋;夏湛恩;吕仲贤
  • 通讯作者:
    吕仲贤

其他文献

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陈法军的其他基金

地磁场强度变化对褐飞虱迁飞为害的影响及其磁响应机制
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    2020
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    2018
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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AI项目解读示例

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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