红火蚁巢间识别的化学和分子机制研究

社会性昆虫红火蚁作为十大危险害虫之一，所具有的巢间识别能力是维持其社会结构的本质能力，也是其存活、繁殖、扩散和定殖的基础。揭示红火蚁的巢间识别机制，则可以对其正常行为进行调节与干预，导致其自相残杀或社会结构混乱。本项目首先提取和收集红火蚁多后型和单后型同巢及异巢的表皮化合物和挥发性气味物质，应用气相色谱-触角电位仪联用技术确定能引起红火蚁触角电位反应的化学物质，通过气相色谱-质谱联用技术确定其巢间识别的信息物质，然后测定这些信息物质对红火蚁行为的生物效应。同时，通过对多后型与单后型进行了以下差异性比较：触角感受器组成与数目、引起触角电位反应的信息物质及反应水平、Gp-9基因的表达，以探讨巢间识别过程中，红火蚁单后型比多后型具有更低的格斗阈值，更高的攻击水平的原因及机理。该项目的完成将会为利用巢内或巢间格斗行为研发新的红火蚁防控技术提供科学依据。

为揭示红火蚁（Solenopsis invicta）巢间识别机制，本项目首先提取和收集红火蚁同巢及异巢的表皮化合物和挥发性气味物质，应用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）确定这两种物质的组成成份是相似的。然后利用气相色谱-触角电位仪联用技术（GC-EAD）表明来源于红火蚁体表化合物中的哌啶碱类和脂肪酸均未引起红火蚁工蚁的触角电位反应，而烷烃类组分有一个物质可以引起触角电位反应，经GC-MS分析确认为该物质为13-甲基二十七烷。然后，通过对两个有攻击行为蚁巢工蚁的体表物质进行提取，硅胶柱层析分离出体表烷烃，用小玻璃珠作为载体，测试结果表明来源于同巢体表烷烃的小玻璃珠没受到攻击，来自异巢体表烷烃的小玻璃珠受到攻击。进一步再通过在同巢工蚁的胸部和腹部体表添加异巢工蚁的体表提取物质作为入侵者，以同巢工蚁为原住者，观察两者之间的打斗行为试验。结果显示添加异巢体表烷烃类物质可以让同巢红火蚁的工蚁之间不能很好的识别同巢个体。以上实验结果证实了体表烷烃在红火蚁的同巢识别中起识别信号物质的作用。. 项目还利用RT-qPCR对多蚁后两种化学结合蛋白Si-CSP1和Si-CSP9进行了时空表达特征分析。结果表明，Si-CSP1在不同品级中（工蚁、有翅雄蚁和有翅雌蚁）具有低表达，以工蚁中的表达最高；CSP1在红火蚁工蚁的整个发育历期（卵、幼虫、蛹和成虫）都有表达，以成虫的表达量最高，尤其在工蚁触角上表达量最高。由此推断Si-CSP1与工蚁的化学感受功能具有相关性。Si-CSP9在各品级中都有表达，以有翅雄蚁中表达量最高。Si-CSP9在红火蚁工蚁的整个发育历期都有表达，以幼虫四龄期的表达量最高；通过蛹的组织解剖实验发现，Si-CSP9在头、胸和腹部都具有相似的表达量。由此表明，Si-CSP9是一种普遍存在蛋白，可能与红火蚁的发育有关而不是与化学气味结合和疏水性化学物质转运有关。 . 目前发表SCI论文1篇，中文核心期刊1篇，另1篇稿件已投Plos One，评阅意见是Minor Reversion（附件1），将于是2013年发表。其他待发表文章三篇。已培养硕士研究生两名（黄奕雯和董云龙），协助培养博士一名（马伏宁），在研博士生一名。