昆虫属于节肢动物门(Arthropoda)昆虫纲(Insec-ta),生物多样性丰富,适应性强。现存昆虫大多起源于 三叠纪,兴盛于侏罗纪。

昆虫是地球上种类最多的动物类群,现已发现并命名的昆虫有 100 万种以上,约占整个动物 界已知种的 2/3。

那么昆虫发育的类型和调控机制是什么呢?

1.昆虫的发育类型有哪些?

经长期演变分化,现存种类涉及 33 目 550 余万种2。昆虫的发育方式由增节、表、原、不完全及完全变态逐级进化。

完全变态发育_变态发育完全变态发育

其中不完全变态昆虫包括卵、若虫和成虫三大发育阶段。典型代表昆虫包括蝗虫、螳螂、蟑螂、蚜虫、蝉等。

变态发育完全变态发育_完全变态发育

完全变态昆虫包括卵、幼虫、蛹和成虫四大发育阶段。85%以上的昆虫都是完全变态昆虫。比如蝴蝶、蚕、蜜蜂等。

完全变态发育_变态发育完全变态发育

变态发育是昆虫和自然环境之间长期相互作用的结果,有助于其生存能力的提高和 繁殖力的增强。

多数昆虫的两性发育方式具相同性,但也有昆虫的发育方式为雌雄二型发育现象,如部分介壳虫雌虫为不完全变态发育,而雄虫为完全变态发育

变态发育完全变态发育_完全变态发育

雌雄二型发育方式提高了介壳 虫适应环境的能力,更有助于其完成生殖和觅食活动 。

2.昆虫发育调控机制是什么?

昆虫的变态类型多种多样完全变态发育,但无一例外都经历着旧器官的消亡和新器官的重建, 蕴含着非常复杂的生物学过程。

越来越多的证据表明,昆虫变态受到多种激素、基因、营养和能量等的共同调控。

调控昆虫变态最主要的激素包括促前胸腺激素(Prothoracicotropichormone,PTTH)、蜕 皮激素(Ecdysone)和保幼激素(Juvenile hormone,JH)。

变态发育完全变态发育_完全变态发育

​其中对于昆虫变态发育的调控, 是由保幼激素和蜕皮激素相互协同完成的。

如图所示,当昆虫体内保幼激素水平较高时,昆虫只会从上 一个龄期的幼虫向下一个龄期的幼虫发育,而不会进入下一个虫态;

只有体内保幼激素水平下降 同时蜕皮激素水平增高的情况下,才会出现全变 态昆虫的幼虫发育为蛹,或者不全变态昆虫的幼虫发育为成虫。

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保幼激素在昆虫脑后的咽侧体中合成,再释放到血淋巴, 然后通过其结合蛋白运输到靶组织发挥作用。

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而蜕皮激素受促前胸腺激素调控在昆虫前胸腺中合成,同样分泌到血淋巴中并经血液运送到各个靶组织。

变态发育完全变态发育_完全变态发育

保幼激素和蜕皮激素到达靶组织后不能独自发挥作用完全变态发育,需要和各自特异的受体结合。这些位于细胞核内的受体携带着激素与应答基因上游的激素反应元件结合,从而启动或关闭靶标基因的表达。

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3.昆虫研究有什么意义?

未来人们利用激素和基因调控等分子水平调控的方法可以有效的调控昆虫生命活动。

如通过滞育延长资源昆虫生产期,增加昆虫资源的生产量,提高昆虫资源的利用;

通过基因编辑敲除害虫靶基因,使得昆虫变态失败致死或生殖力低下,大幅度降低昆虫产卵量,有效地减少害虫数量。

同时避免因过量使用化学杀虫剂 带来的生物多样性锐减、生态平衡破坏等问题,从而 减少农林业的经济损失。

引用文献:

1.保幼激素和蜕皮激素调控昆虫变态发育机制的进展

2.昆虫变态发育类型与调控机制

文献链接:

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