陈立(河北大学)
1.主要研究方向及内容
研究领域着重于昆虫行为的化学和分子调控机制。主要以红火蚁、金龟子、蚜虫为模式昆虫,研究信息化学物质调控的昆虫行为和嗅觉机制,蚂蚁毒液的进化和生态学功能、蚂蚁行为的基因调控、蚂蚁多后型的基因调控和形成机制、红火蚁-棉蚜的共生关系、植物-昆虫的协同进化,昆虫引诱剂的研发等。
2.代表性成果
红火蚁跟踪信息素化学成分的鉴定
为了确定红火蚁跟踪信息素的化学成分,首先用正己烷提取工蚁身体粗提物,利用制备液相色谱技术(pre-HPLC)对工蚁身体粗提物中的跟踪信息素流分进行分离纯化,得到了高纯度的α-farnesene和α-homofarnesene流分。利用GC-MS和NMR鉴定跟踪信息素流分中的化学成分,并与合成的Z,E-α-farnesene、E,E-α-farnesene、Z,E-α-homofarnesene、E,E-α-homofarnesene标样进行比对,确定跟踪信息素流分以及Dufour gland提取物中得到的信息素成分为Z,E-α-farnesene、E,E-α-farnesene、Z,E-α-homofarnesene和E,E-α-homofarnesene 4种物质,未发现allofarnesene。从而明确了红火蚁跟踪信息素的化学组成。
红火蚁信息化学物质调控的蚜-蚁共生关系维持机制
以重大入侵害虫红火蚁Solenopsis invicta和世界性农业害虫棉蚜Aphis gossypii的共生体系为对象,深入研究了红火蚁信息化学物质在其与棉蚜的共生互作中发挥的作用,以及该作用对维持共生关系的意义。
首先,红火蚁信息化学物质调控棉蚜的行为。发现抑制棉蚜爬行扩散的是跟踪信息素组分中的Z,E-α-farnesene和E,E-α-farnesene,而Z,E-α-homofarnesene和E,E-α-homofarnesene则不具备该作用。
其次,无翅棉蚜可以感知共生红火蚁工蚁的气味物质。测试跟踪信息素流分中的4个成分,发现Z,E-α-farnesene和E,E-α-farnesene可以引起棉蚜触角电生理反应,但另两种物质Z,E-α-homofarnesene和E,E-α-homofarnesene则不能。以上研究结果表明,红火蚁的跟踪信息素可能是红火蚁-棉蚜共生关系中起关键作用的信息化学物质。
接着,在室内以棉花(Gossypium hirsutum)为寄主植物,观察跟踪信息素对棉蚜种群的影响。结果表明,在跟踪信息素流分的作用下,棉蚜种群的增长速度明显加快。其中,起到关键作用的物质为跟踪信息素的主要成分Z,E-α-farnesene,而低剂量的微量成分E,E-α-farnesene则没有显示出该作用。(https://www.daowen.com)
最后,抑制棉蚜扩散和刺激棉蚜生殖是跟踪信息素促进共生棉蚜种群数量快速增长的机制。在Z,E-α-farnesene处理下,观察棉蚜在棉花上的移动情况。结果表明,跟踪信息素对棉蚜扩散的抑制作用和生殖的促进作用是导致寄主植株上棉蚜种群数量增长的原因。
3.代表性论文
Chen L,Morrision LW.Importation biological control of invasive fire ants with parasitoid phorid flies—progress and prospects.Biological Control,2021,154:104509.
Chen L.,Porter S.D.Biology of Pseudacteon decapitating flies (Diptera:Phoridae) that parasitize ants of the Solenopsis saevissima complex (Hymenoptera:Formicidae) in South America.Insects,2020,12(2):107.
Chen L.,Fadamiro H.Y.Pseudacteon phorid flies:host specificity and impact on Solenopsis fire ants.Annual Review of Entomology,2018,63:47-67.
Chen L.,Mullen G.E.,Le Roch M.,Cassity C.G.,Gouault N.,Fadamiro H.Y.,Barletta R.E.,O’Brien R.A.,Sykora R.E.,Stenson A.C.,West K.N.,Horne H.E.,Hendrich J.M.,Rui K.,Davis J.H.Jr.On the formation of a protic ionic liquid in nature.Angewandte Chemie-International Edition,2014,53(44):11 762-11 765.
Xu T,Xu M,Glauser G,Turlings TCJ,Chen L.Revisiting the chemical characterization of the trail pheromone components of the red imported fire ant,Solenopsis invicta Buren.Molecules,2021,submitted.
Xu T,Xu M,Lu Y,Chen L,Turlings TCJ,Zeng RS,Sun J.A trail pheromone mediates the mutualism between ants and aphids.Current Biology,2021,https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.08.032.
Xu T,Chen L.Chemical communication in ant-hemipteran mutualism:potential implications for ant invasions.Current Opinion in Insect Science,2021,45:121-129.