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昆虫触角电位测量系统简介与应用

2020.5.18

昆虫触角电位测量系统用于记录昆虫触角电位在施加不同刺激物时的变化,研究昆虫的电生理,广泛用于植保、生物防治、森林病害等研究领域。

EAG 昆虫触角电位测量系统作为一种生物鉴定仪器被广泛的使用在试验昆虫学方面,用于检测那些通过触角来感知世界的昆虫,记录在外界激素的作用下昆虫触角的尖端和根部之间有一个很小的电压波动,电压值振幅随刺激物的浓度增加而变大,知道达到饱和状态。振幅的变化更依赖于刺激物的种类、昆虫的种类、性别以及其它因素。

目前 EAG 技术已在很多方面得到应用。例如筛选活性化合物、净化萃取物、选择活性合成物等。下面介绍下昆虫触角电位相关的几款测量系统。


EAG 昆虫触角电位测量系统

根据触角类型,将昆虫触角接在合适的固定器上,连接好后即可开展实验。将预检测的刺激物样品准备好,装入巴斯德管中,通过触发气流控制单元,将刺激物吹向触角。该系统属于触角电位检测的简单级别,能检测样品是否对触角有刺激作用,比如从绿叶上收集的气味物质,检测某种昆虫对该种气味物质的反应,属于定性检测,不能判断引起反应的具体物质。

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GC-EAD 气相色谱昆虫触角电位测量系统

与 EAG 相比,GC-EAD 对触角电位研究做了进一步深化。该系统由两大部分组成:气相色谱仪(推荐安捷伦 7890/7890B)和昆虫触角电位测量系统。样品经气相色谱柱分离后,气体成分被分成两部分,一部分进入气相色谱 FID 检测器,另一部分与清洁空气混合吹向触角。这样气相色谱的波峰就可以和 EAG 的波峰对应起来,无需对每个组分进行提取就能知道哪个成分有生物活性,没有 EAG 反应的成分就被排除。

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SSR 昆虫触角单感受器测量系统

SSR 昆虫触角单感受器测量系统可以区分不同感受细胞的反应,用于记录特定神经细胞的动作电位,特定神经细胞动作电位反应振幅是一样的,随着化合物活性逐渐增高,激发的动作电位反应的频率越高,是 EAG 和 GC-EAD 的有效补充。

单细胞反应记录装置与 EAG 反应记录装置基本相似,只是放大器的设计略有不同。单细胞反应包括交流的神经脉冲反应和直流的感受去电位,二者的同频带不同。SSR 的通频带约在 40-500Hz,EAG 的约在 0-40Hz。

用辅助钨丝电极插入昆虫眼睛内部,主钨丝电极插入毛型感器的基部,经过软件的高通和低通滤波,得到神经脉冲反应和感受器电位。

应用SSR研究烟蚜夜蛾对大根香叶烯D。在对性信息素敏感的毛型感器中,每个毛型感器通常有几种嗅觉感受细胞,每种嗅觉感受细胞只对 1 中化合物敏感,其反应的敏感性很高,气味刺激量在 10-4-10-3ug 就能引起明显的反应。

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1589814396581076.jpg伊蚊(Aedes albopictus) 嗅觉受体 (AalOR2) 对吲哚的剂量依赖性反应吲哚浓度从 10-4M 增加到 2X10-2M,spike 的频率与吲哚的浓度直接呈正比例关系,表明伊蚊嗅觉受体的特异性反应。同样的反应绘制成如下图表。
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TasteProbe 昆虫味觉测量系统

昆虫味觉主要分布在触角、下颚须、下唇须、舌、内唇、咽、足节和产卵器等部位,每个味觉感器内分布有感受不同刺激物质的味觉神经元。当刺激物质进入到昆虫味觉感受器内部后,感器内味觉神经元中的味觉受体能够“编码”外界化学物质的刺激信息,把刺激物的化学信号转换为电信号,通过神经轴突以脉冲的形式传送到中枢神经系统进行整合,然后中枢神经输出调控行为的指令信息,受刺激昆虫完成对刺激物质的化学反应,该应用在植保、生物防治、森林病害等研究领域内用途广泛。

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