东方果蝇胸神经节中酪氨酸羟化酶与5-羟色胺能神经元的分布及功能图谱研究

为解决东方果蝇（Bactrocera dorsalis）飞行与求偶行为的神经调控机制问题，研究人员通过免疫组化技术首次绘制了其胸神经节（TG）中酪氨酸羟化酶（TH）和5-羟色胺（5-HT）能神经元的分布图谱，发现10个TH-ir与10个5-HT-ir神经元独立投射，为靶向调控害虫行为提供了新靶点。

　　

东方果蝇（Bactrocera dorsalis）是热带地区最具破坏性的农业害虫之一，其强大的飞行能力和高繁殖率导致作物损失严重。尽管现有防控手段如甲基丁香酚诱杀对雄虫有效，但对雌虫及繁殖控制效果有限。理解其飞行和求偶行为的神经机制，成为开发新型防控策略的关键。然而，关于其胸神经节（thoracic ganglia, TG）中生物胺能神经元（如多巴胺和5-羟色胺）的分布与功能仍属空白。

江西省教育厅科技项目资助的研究团队在《Arthropod Structure》发表论文，首次系统解析了东方果蝇TG中酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase, TH，多巴胺合成限速酶）和5-羟色胺（5-hydroxytryptamine, 5-HT）能神经元的空间分布。通过免疫组化染色结合激光共聚焦显微镜三维重建，发现10个TH-ir和10个5-HT-ir神经元分别位于TG腹侧区域，且两者投射模式截然不同：5-HT-ir神经元呈现广泛双侧投射，而TH-ir神经元投射范围受限。值得注意的是，两类神经元无共定位现象，提示其在行为调控中的功能独立性。

研究采用的关键技术包括：（1）免疫组化标记TH和5-HT抗体；（2）激光共聚焦显微镜成像；（3）三维神经元投射重建。实验样本为7-10日龄雄性东方果蝇，TG解剖后经固定和抗体孵育处理。

研究结果

1. 胸神经节结构特征
   通过突触蛋白（synapsin）抗体标记，确认TG为融合结构，神经纤维束形成的暗区作为神经节分界标志，与黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）结构同源。

2. TH与5-HT能神经元分布
   TH-ir神经元胞体集中于TG腹侧，轴突投射局限；5-HT-ir神经元同样位于腹侧，但投射覆盖整个TG，形成双侧网络。两类神经元无解剖重叠。

3. 功能意义
   与黑腹果蝇研究对比，TH-ir神经元可能通过多巴胺调控飞行运动协调性（如翅肌收缩），而5-HT-ir神经元可能介导突发刺激的暂停反应或静止状态（通过5-HT₇受体）。

结论与意义
该研究首次绘制了东方果蝇TG生物胺能神经元的精细图谱，揭示多巴胺能和5-羟色胺能系统在飞行与求偶行为中的潜在分工。TH-ir神经元的局限投射可能对应快速运动调控，而5-HT-ir神经元的广泛网络或参与行为抑制。这一发现为开发靶向干扰害虫神经通路的防控策略（如特异性神经调节剂）提供了理论依据，同时填补了农业害虫神经生物学研究的空白。研究团队特别感谢瑞典隆德大学Stanley Heinze副教授和中国河南农业大学Sun Longlong博士在神经元重建中的技术支持。