昆虫学报 ›› 2022, Vol. 65 ›› Issue (3): 386-398.doi: 10.16380/j.kcxb.2022.03.013
陈秋燕, 刘杨*, 王桂荣*
CHEN Qiu-Yan, LIU Yang*, WANG Gui-Rong*
摘要:
CO2是空气的重要组分,它既是植物光合作用的主要原料之一,也可以作为环境中的化学信号直接影响昆虫的生命活动。CO2在双翅目、鞘翅目和鳞翅目昆虫的觅食行为中都发挥着重要作用;CO2可以影响蝇类和蛾类的产卵行为;CO2是社会性昆虫调节巢穴内气候条件的重要指标。对昆虫感受CO2的机制研究一方面可以拓展对昆虫化学感受体系的认知,另一方面可以给害虫监测和防治提供新的策略。从2007年在果蝇Drosophilia中鉴定得到GR21a和R63a两个共表达的CO2受体基因以来,随着高通量测序技术的发展,结合同源比对分析,多种昆虫的CO2受体基因得到了鉴定,至此,昆虫在外周神经水上感受CO2机制的研究进展有了重大突破。昆虫的CO2受体基因表达在特定的受体神经元上,这些受体神经元能够感受环境中极低浓度的CO2,并将CO2信号进一步传导至脑的中枢神经系统。昆虫在中枢神经水平上对CO2信号的处理分为在脑初级中枢触角叶中的处理和在脑高级中枢的处理。触角叶内的CO2投射神经元在触角叶中的特定嗅小球内形成复杂的树突,然后这些投射神经元继续向脑的高级中枢投射到前脑的侧角,再向上投射到蕈形体冠。一些昆虫的基因组中并未鉴定到CO2受体基因的同源基因,但这些昆虫对CO2的反应早有报道,这暗示昆虫中存在其他感受CO2的通路。本文从CO2对昆虫生命活动的重要性、昆虫在外周神经水平上感受CO2的机制、昆虫在中枢神经水平上感受CO2的机制、昆虫中其他感受CO2的通路4个方面综述了相关研究进展,着重介绍了CO2对昆虫的影响和CO2受体基因的鉴定及功能研究,旨在为后续的CO2感受机制的研究和绿色防控手段的开发提供可借鉴的思路和方法。