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铃夜蛾属二近缘种的产卵选择行为及其嗅觉编码机制
结题报告
批准号:
31830088
项目类别:
重点项目
资助金额:
290.0 万元
负责人:
王琛柱
学科分类:
动物生理与行为
结题年份:
2023
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
王琛柱
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中文摘要
植食性昆虫有广食性和专食性之分,这二类昆虫对寄主植物的选择行为截然不同,然而目前对其神经生物学机制了解很少。棉铃虫和烟青虫均属铃夜蛾属昆虫,前者为广食性,寄主包括40余科200余种植物,后者是专食性,寄主仅限于茄科的烟草和辣椒,而嗅觉在二种夜蛾的寄主选择中发挥关键作用。本项目拟在行为、生理和分子三个层面上,由外周到中枢系统解析两种昆虫对寄主植物的产卵选择机制,检验提出的“寄主选择的嗅觉编码”假说,揭示组合编码和标记线路两种模式在寄主选择中的作用。项目将研究两种昆虫的产卵选择行为,阐明相关嗅觉受体神经元的电生理反应特征,用异源表达系统鉴定关键嗅觉受体基因的功能,用活体钙成像探索嗅觉信号在脑嗅觉中心的活性,比较两种昆虫的蕈体大小及学习和记忆能力,利用种间杂交揭示寄主选择行为的遗传规律。研究结果不仅对于阐明昆虫寄主选择行为及其生物学机制具有重要的意义,而且对于寻找害虫防治的新途径具有实用价值。
英文摘要
Host-plant selection by phytophagous insects are different between generalist insects and specialist insects, but their neural coding mechanisms are still unclear. Helicoverpa armigera and Helicoverpa assulta are sibling pest species but have different host-plant ranges. H. armigera is a typical polyphagous species feeding on about 200 plant species in more than 40 families, while H. assulta is an oligophagous species, just feeding on tobacco and hot pepper in Solanaceae. Olfaction plays a vital role in their host-plant selection. In this project, we will use this ideal system to test the hypothesis about olfactory coding patterns of generalist and specialist herbivores we propose. The hypothesis is based on the assumption that neural constraints exist on the amount of information that can be processed and the number and accuracy of decisions that can be made in a given period of time, and generalists encounter more host-associated information/decisions than specialists. Our prediction is that (1) the generalists should largely use the combinational coding pattern to cope with various olfactory cues from many different host-plant species; (2) the specialists should more use the labeled-lines pattern to recognize signature odorants from specific host-plant species; (3) specialists should show greater efficiency and accuracy in host-plant selection; (4) generalists should exhibit greater learning and memory ability and larger volumes of the mushroom bodies in the brain. In order to reveal the olfactory coding mechanisms of the two species from peripheral and central levels, we plan to carry out this comparative study in five aspects: (1) investigating the oviposition-selecting behavior of the two species;(2) characterizing the related olfactory receptor neurons in the antennae and ovipositor; (3) identifying whole sets of olfactory receptor genes expressed in olfactory receptor neurons and analyzing their functions by using heterologous expression systems; (4) examining the neural activities in the central nervous systems of the two species by in vivo calcium imaging; (5) comparing the learning and memory ability of the two species and especially sizes of their mushroom bodies; (6) uncovering the genetic bases of their oviposition-selecting behaviors and physiological features by interspecific hybridization and backcrossing. The results will not only provide insights into olfactory coding mechanisms in phytophagous insects, but also result in new practical methods of insect pest management.
期刊论文列表
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专利列表
DOI:10.1186/s12915-022-01411-2
发表时间:2022-09-30
期刊:BMC BIOLOGY
影响因子:5.4
作者:Fan, Xiao-Bin;Mo, Bao-Tong;Li, Guo-Cheng;Huang, Ling-Qiao;Guo, Hao;Gong, Xin-Lin;Wang, Chen-Zhu
通讯作者:Wang, Chen-Zhu
DOI:10.1371/journal.pgen.1010455
发表时间:2022-10
期刊:PLoS genetics
影响因子:4.5
作者:
通讯作者:
DOI:10.1021/acs.jafc.3c05368
发表时间:2023-12-01
期刊:JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY
影响因子:6.1
作者:Mo,Bao-Tong;Guo,Hao;Wang,Chen-Zhu
通讯作者:Wang,Chen-Zhu
DOI:10.1007/s11829-019-09738-4
发表时间:2020-01
期刊:Arthropod-Plant Interactions
影响因子:1.6
作者:Ya-Lan Sun;Jun-feng Dong;Ling-Qiao Huang;Chenzhu Wang
通讯作者:Ya-Lan Sun;Jun-feng Dong;Ling-Qiao Huang;Chenzhu Wang
DOI:10.1002/ps.6831
发表时间:2022-02-24
期刊:PEST MANAGEMENT SCIENCE
影响因子:4.1
作者:Guo,Hao;Gong,Xin-Lin;Wang,Chen-Zhu
通讯作者:Wang,Chen-Zhu
十字花科植物专食性昆虫搜寻寄主的嗅觉感受机制:菜粉蝶与小菜蛾的比较研究
  • 批准号:
    32372541
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    王琛柱
  • 依托单位:
十字花科作物专食性害虫对芥子油苷成瘾的味觉分子机制及其演化
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    286万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    王琛柱
  • 依托单位:
铃夜蛾雄性触角A、B和C型感器内气味受体的组合编码研究
  • 批准号:
    31772528
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    王琛柱
  • 依托单位:
多食性棉铃虫与寡食性烟青虫的味觉编码模式比较
  • 批准号:
    31471777
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    100.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    王琛柱
  • 依托单位:
棉铃虫和烟青虫对性信息素的嗅觉编码及其遗传基础
  • 批准号:
    31130050
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    291.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    王琛柱
  • 依托单位:
棉铃虫和烟青虫性信息素受体基因的克隆与功能分析
  • 批准号:
    30871632
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    34.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    王琛柱
  • 依托单位:
棉铃虫唾液内的诱导素及其诱导植物直接和间接防御的机制
  • 批准号:
    30571227
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    王琛柱
  • 依托单位:
铃夜蛾属幼虫的味觉感受机理及其遗传基础
  • 批准号:
    30471148
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    王琛柱
  • 依托单位:
昆虫与植物的协同进化:铃夜蛾和跳甲与寄主的互作机制
  • 批准号:
    30330100
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    115.0万元
  • 批准年份:
    2003
  • 负责人:
    王琛柱
  • 依托单位:
多DNA病毒介导的棉铃虫齿唇姬蜂对寄主的免疫适应
  • 批准号:
    30070517
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    15.0万元
  • 批准年份:
    2000
  • 负责人:
    王琛柱
  • 依托单位:
国内基金
海外基金