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综述:昆虫生殖行为的内分泌调控:全面综述
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年05月07日 来源:Current Opinion in Insect Science 5.8
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这篇综述系统阐述了昆虫生殖行为的内分泌调控机制,重点揭示了保幼激素(JH)、20-羟基蜕皮酮(20E)、信息素合成激活神经肽(PBAN)等激素及其信号通路(如Met-Tai、DopEcR)如何通过外周和中枢神经系统调控信息素合成、求偶、交配及产卵等行为,为理解环境变化对昆虫生殖适应性的影响提供了新视角。
昆虫通过复杂的信息素系统进行生殖交流,其生殖行为(如召唤、求偶、交配)受激素、神经肽和生物胺等多重内分泌信号调控。近年来,随着分子机制研究的深入,JH和20E等经典激素与多巴胺、章鱼胺等生物胺的协同作用被逐步揭示,为理解昆虫生殖行为的可塑性提供了新线索。
信息素合成是昆虫性交流的核心环节。在鳞翅目昆虫中,PBAN通过结合G蛋白偶联受体PBAN-R,激活Ca2+依赖的信号通路促进信息素生成。JH的作用具有物种特异性:长寿命蛾类(如伪粘虫Pseudaletia unipuncta)中,JH通过刺激PBAN释放间接调控信息素合成;而短寿命种类(如棉铃虫Heliothis armigera)则需JH预先激活信息素腺体对PBAN的响应。果蝇Drosophila melanogaster中,JH通过核受体Met直接上调信息素合成酶基因表达。此外,沙漠蝗Schistocerca gregaria的聚集信息素合成依赖JH-Met-Tai信号通路。
召唤行为与信息素释放同步发生。切除分泌JH的咽侧体可抑制雌性召唤行为,而JH类似物处理能恢复该行为,但其分子机制仍有待解析。
昆虫触角感器中的嗅觉受体神经元(ORNs)通过气味结合蛋白(PBPs)捕获信息素分子。在雄性蛾Spodoptera littoralis中,20E通过核受体EcR/USP上调钙调蛋白等嗅觉转导相关基因,增强触角对信息素的敏感性。果蝇老年雄性对信息素响应增强的现象与JH通过Met受体直接作用于Or47b神经元有关。黑切夜蛾Agrotis ipsilon中,JH信号通路缺陷会导致信息素结合蛋白PBP2和受体OR3表达下降,降低嗅觉敏感性。
中枢神经系统同样受内分泌调控。沙漠蝗AL神经元对信息素的敏感性随年龄增长而降低,而黑切夜蛾中JH通过Met-Tai-Kr-h1级联反应增强AL神经元反应性,促进定向飞行行为。20E则通过上调突触结合蛋白等突触蛋白重塑AL神经网络。此外,多巴胺通过Dop1受体激活cAMP-PKA通路,提升神经元兴奋性,与JH和20E协同调控行为输出。
神经肽如神经肽F(NPF)在求偶行为中起关键作用。果蝇NPF神经元缺失会抑制雄性求偶,而沙漠蝗注射NPF可促进交配行为。20E信号缺陷的雌性果蝇表现出雄性化求偶行为,如单侧展翅和鸣叫。JH缺失的雄性果蝇求偶行为减少,而埋葬甲虫Nicrophorus vespilloides中,JH能暂时抑制雌性交配以优先照顾后代。
交配后,雄性果蝇传递的性肽(SP)通过G蛋白偶联受体抑制雌性性接受度并促产卵。类似地,棉铃虫雌性注射果蝇SP可抑制信息素合成与召唤行为。产卵决策还涉及神经肽amnesiac(AMN),其缺失会导致果蝇雌性无法区分适宜产卵环境。
未来研究需重点关注内分泌因子的交互作用(如JH-多巴胺-DopEcR通路)及环境压力(如农药、气候变暖)对生殖行为的影响。这些发现将为害虫防治和生态保护提供理论依据。
(注:全文严格依据原文内容缩编,未添加非文献支持信息)
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