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多食性昆虫取食趋向的生理学与分子进化机制

 昆虫对植物次生物质(异生素)的
代谢与利用




                      专 业:农业昆
              虫与害虫防治
          
                      姓 名:马
              龙
          
                      学 号:
植物中无营养价值但是有一定生理活性的物质随
  食物进入虫体内便成为异生素( xenobiotics ),它们
  多数能够干扰昆虫机体的代谢,显示出不同程度的毒性
  (钦俊德, 1986 )。




                     适应 & 进
                       化




HTTP://WWW.WYZU.CN
异生素在昆虫体内的代谢处理示意(引自钦俊德, 1986 ):


                      脂   溶           水   溶
                      性               性
               初级处理           次级处理
   异生素
                      初级产物            次级产物
  xenbiotics
               氧                 与糖
               化              类、氨基酸
               还              、硫酸盐、
               原              磷酸盐结合
               水
               解
               基团转移

                               排
                               泄
一、对植物有毒物质的选择性贮存

选择性贮存( sequestration ):

        昆虫对来自植物的有毒异生素( xenbiotics )
    经过

不同程度的代谢改变后在体内贮存起来的作用(钦俊
 德 .1998 ) 。
1. 强心内酯苷




夹竹桃( Nerium odorum )叶含有大量的强       夹竹桃内酯苷( oleadrin )
心内酯苷(或称强心甾苷, cardenolides )




夹竹桃鹿蛾( Syntomeidaepilais )成虫   夹竹桃蚜虫( Aphis nerii )又名木棉蚜
     鳞翅目、鹿蛾科( Ctenuchidae )    虫, 属同翅目、蚜科
夹竹桃( Nerium
odorum )叶含有大量的强心内酯苷
(或称强心甾苷, cardenolides ) ,
但很多昆虫如鹿蛾科
( Ctenuchidae )的夹竹桃鹿蛾
( Syntomeidaepilais )幼虫以及夹
竹桃蚜虫等能以此为食。
    这些成分中最为重要的是夹竹
桃内酯苷( oleadrin ) , 能为鹿蛾幼
                             drugref.medlive.com.cn
虫选贮;其他还有吉妥辛内酯苷               吉妥辛内酯苷( strospeside )

( strospeside ) , 可以为介壳虫、
蚜虫和盲蝽所选贮( Rothschild 等
, 1970 )。
属于萝藦科( Asclepiadaceae )的马利筋
 ( Asclepias )含有丰富的强心内酯苷,但是可以为许多
 鳞翅目、直翅目和半翅目昆虫取食,它们在特定的组织或
 腺体内选贮了这类强心内酯苷( Scudder &Meredith , 1986 )
 。
               牛角瓜内酯   非极性的
                 苷                腹部

大斑蝶       选贮

                 异牛角瓜内       极性的
                   酯苷                     翅

               (选贮类似化合物)           (选贮部位的差异性)
或称王蝶,鳞翅目 (Lepidoptera)
斑蝶科 (Danaidae) 学名为 Danaus
plexippus



                            大班蝶( Danaus
2. 双吡咯烷生物碱
        某些植物特别如菊科中的千里光( Senecio )
    和豆科中的猪屎豆( Crotalaria )等含有这类生物碱,可
    以为灯蛾科 (Arctiidae) 的幼虫所选贮( Rothschild 与
    Aplin,1971 )。
           生物碱千里光宁( senecionone )和千里光菲
    灵( seneciphylline )很容易被幼虫选贮并保留到成虫。
    这些昆虫体内的生物碱比植物叶中的含量要大的多,充分
    显示了这种贮存是有选择性地。




                                    千里光宁化学式(千里光菲灵为其类似物)
         6c7e78c20d5ff52e677572a4c41ac5eb.gif
         basechem.org
选贮的特点
 :
( 1 )适应性
       昆虫对植源的有毒异生素的选贮是一种适应性
    的生理过程。仅对食料植物中少数的有毒成分明显地现
    象,  而且并非在取食含毒物质的昆虫中普遍存在(钦俊
    德, 1986 )。


 2 )特异性
(
      昆虫只能选贮一些毒性的异生素,而且根据其化
    学性质将其贮存在机体不同的部位。


( 3 )同一性
       同一昆虫能够贮存一些化学性质颇不相同的
    的毒性异生素,选贮作用有某种共同的生理学基础,
    但是目前其机制还未知。
                           选贮
           饲养在毛地黄               强心内酯苷
           ( Digitalis )
      豹灯
蛾
( Arctia   饲养在千里光          选贮
           ( Senecio )          双吡咯烷生物碱
caja )


 ( 4 )生态性(生物学意义)
     选贮作用具有一定的生态学以及生物学意义,
 如在对抗捕食者、两性引诱信息素方面。
     昆虫通过选择性贮存作用,将具有特殊气味等的有
 毒异生素选贮在机体内,组成自卫的第一道防线。
二、小结:
 1 、植物异生素在昆虫体内代谢的过程;



 2 、对植物有毒物质的选择性贮存
             ——— 强心内酯苷、双吡咯烷生物碱
              ——— 夹竹桃鹿蛾、蚜虫、凤蝶、斑蝶
    、灯蛾、乳草蝽
                     等取食有毒植物的昆虫

参考文献:
[1] 钦俊德著 . 昆虫与植物的关系—论昆虫与植物的相互作用及其演化 . 北京:科学出版社
    , 1986
[2] 王荫长主编 . 昆虫生理学 . 北京:中国农业出版社, 2004
[3]Rothschild M.,J. von Euw & T. Reichstein 1970 Cardiac glycosides in the oleander aphid
    Aphis nerii. J. Insect Phsiol.16:1141-1145
[4]Scudder G.G.E.&J.Meredith 1978 Morphological basis of cardiac glycoside
    sequestration by Oncopeltus fasciatus .Zoomorphology 99;87-101
[5] 李传明,周福才,王萍、祝树德 .. 烟粉虱对寄主植物的适应性 . 华东昆虫学报, 2008,17
      ( 4 ): 314-320
[6] 钦俊德 .1998. 昆虫与植物相互关系研究进展,世界农业 .4:104-106
[7] 赵卓,刘国栋,克文,任炳忠 .2004. 昆虫与植物协同关系的研究概况 . 吉林师范大学学
    报(自然科学版), 3:4-7
Thank
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         Merci,tout le monde!

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  • 1. 多食性昆虫取食趋向的生理学与分子进化机制 昆虫对植物次生物质(异生素)的 代谢与利用  专 业:农业昆 虫与害虫防治   姓 名:马 龙   学 号:
  • 2. 植物中无营养价值但是有一定生理活性的物质随 食物进入虫体内便成为异生素( xenobiotics ),它们 多数能够干扰昆虫机体的代谢,显示出不同程度的毒性 (钦俊德, 1986 )。 适应 & 进 化 HTTP://WWW.WYZU.CN
  • 3. 异生素在昆虫体内的代谢处理示意(引自钦俊德, 1986 ): 脂 溶 水 溶 性 性 初级处理 次级处理 异生素 初级产物 次级产物 xenbiotics 氧 与糖 化 类、氨基酸 还 、硫酸盐、 原 磷酸盐结合 水 解 基团转移 排 泄
  • 4. 一、对植物有毒物质的选择性贮存 选择性贮存( sequestration ):   昆虫对来自植物的有毒异生素( xenbiotics ) 经过 不同程度的代谢改变后在体内贮存起来的作用(钦俊 德 .1998 ) 。
  • 5. 1. 强心内酯苷 夹竹桃( Nerium odorum )叶含有大量的强 夹竹桃内酯苷( oleadrin ) 心内酯苷(或称强心甾苷, cardenolides ) 夹竹桃鹿蛾( Syntomeidaepilais )成虫 夹竹桃蚜虫( Aphis nerii )又名木棉蚜 鳞翅目、鹿蛾科( Ctenuchidae ) 虫, 属同翅目、蚜科
  • 6. 夹竹桃( Nerium odorum )叶含有大量的强心内酯苷 (或称强心甾苷, cardenolides ) , 但很多昆虫如鹿蛾科 ( Ctenuchidae )的夹竹桃鹿蛾 ( Syntomeidaepilais )幼虫以及夹 竹桃蚜虫等能以此为食。 这些成分中最为重要的是夹竹 桃内酯苷( oleadrin ) , 能为鹿蛾幼 drugref.medlive.com.cn 虫选贮;其他还有吉妥辛内酯苷 吉妥辛内酯苷( strospeside ) ( strospeside ) , 可以为介壳虫、 蚜虫和盲蝽所选贮( Rothschild 等 , 1970 )。
  • 7. 属于萝藦科( Asclepiadaceae )的马利筋 ( Asclepias )含有丰富的强心内酯苷,但是可以为许多 鳞翅目、直翅目和半翅目昆虫取食,它们在特定的组织或 腺体内选贮了这类强心内酯苷( Scudder &Meredith , 1986 ) 。 牛角瓜内酯 非极性的 苷 腹部 大斑蝶 选贮 异牛角瓜内 极性的 酯苷 翅 (选贮类似化合物) (选贮部位的差异性) 或称王蝶,鳞翅目 (Lepidoptera) 斑蝶科 (Danaidae) 学名为 Danaus plexippus 大班蝶( Danaus
  • 8. 2. 双吡咯烷生物碱  某些植物特别如菊科中的千里光( Senecio ) 和豆科中的猪屎豆( Crotalaria )等含有这类生物碱,可 以为灯蛾科 (Arctiidae) 的幼虫所选贮( Rothschild 与 Aplin,1971 )。  生物碱千里光宁( senecionone )和千里光菲 灵( seneciphylline )很容易被幼虫选贮并保留到成虫。 这些昆虫体内的生物碱比植物叶中的含量要大的多,充分 显示了这种贮存是有选择性地。 千里光宁化学式(千里光菲灵为其类似物) 6c7e78c20d5ff52e677572a4c41ac5eb.gif basechem.org
  • 9. 选贮的特点 : ( 1 )适应性 昆虫对植源的有毒异生素的选贮是一种适应性 的生理过程。仅对食料植物中少数的有毒成分明显地现 象, 而且并非在取食含毒物质的昆虫中普遍存在(钦俊 德, 1986 )。   2 )特异性 ( 昆虫只能选贮一些毒性的异生素,而且根据其化 学性质将其贮存在机体不同的部位。 
  • 10. ( 3 )同一性  同一昆虫能够贮存一些化学性质颇不相同的 的毒性异生素,选贮作用有某种共同的生理学基础, 但是目前其机制还未知。 选贮 饲养在毛地黄 强心内酯苷 ( Digitalis ) 豹灯 蛾 ( Arctia 饲养在千里光 选贮 ( Senecio ) 双吡咯烷生物碱 caja ) ( 4 )生态性(生物学意义) 选贮作用具有一定的生态学以及生物学意义, 如在对抗捕食者、两性引诱信息素方面。 昆虫通过选择性贮存作用,将具有特殊气味等的有 毒异生素选贮在机体内,组成自卫的第一道防线。
  • 11. 二、小结:  1 、植物异生素在昆虫体内代谢的过程;  2 、对植物有毒物质的选择性贮存  ——— 强心内酯苷、双吡咯烷生物碱  ——— 夹竹桃鹿蛾、蚜虫、凤蝶、斑蝶 、灯蛾、乳草蝽  等取食有毒植物的昆虫 
  • 12. 参考文献: [1] 钦俊德著 . 昆虫与植物的关系—论昆虫与植物的相互作用及其演化 . 北京:科学出版社 , 1986 [2] 王荫长主编 . 昆虫生理学 . 北京:中国农业出版社, 2004 [3]Rothschild M.,J. von Euw & T. Reichstein 1970 Cardiac glycosides in the oleander aphid Aphis nerii. J. Insect Phsiol.16:1141-1145 [4]Scudder G.G.E.&J.Meredith 1978 Morphological basis of cardiac glycoside sequestration by Oncopeltus fasciatus .Zoomorphology 99;87-101 [5] 李传明,周福才,王萍、祝树德 .. 烟粉虱对寄主植物的适应性 . 华东昆虫学报, 2008,17 ( 4 ): 314-320 [6] 钦俊德 .1998. 昆虫与植物相互关系研究进展,世界农业 .4:104-106 [7] 赵卓,刘国栋,克文,任炳忠 .2004. 昆虫与植物协同关系的研究概况 . 吉林师范大学学 报(自然科学版), 3:4-7
  • 13. Thank you !! Merci,tout le monde!