| 张茂森1, 陈俊杰1, 罗巧枝1, 王瀚樟1, 陈万斌1, 3, 李玉艳1, 申忠健1, 张礼生1, 2*.昆虫复眼的结构和功能及其研究方法[J].植物保护,2025,51(4):7-17. |
| 昆虫复眼的结构和功能及其研究方法 |
| Structure and function of insect compound eyes and research approaches |
| 投稿时间：2024-07-04 修订日期：2024-07-25 |
| DOI：10.16688/j.zwbh.2024361 |
| 中文关键词: 复眼结构 视觉行为 技术与方法 视觉转导机制 |
| 英文关键词:compound eye structure visual behavior research methods visual signal transduction |
| 基金项目:国家重点研发计划（2023YFD1400600）；中国烟草总公司重大专项（2024XM07）; 西藏自治区重点研发计划（XZ202401ZY0034） |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 张茂森1, 陈俊杰1, 罗巧枝1, 王瀚樟1, 陈万斌1, 3, 李玉艳1, 申忠健1, 张礼生1, 2* | 1. 中国农业科学院植物保护研究所, 植物病虫害综合治理全国重点实验室, 农业农村部天敌昆虫重点实验室, 北京 100193
2. 中国农业科学院上海兽医研究所, 农业农村部动物生物安全风险预警及防控重点实验室(北方), 上海 200241
3. 甘肃省农业科学院植物保护研究所, 兰州 730070 | zhangleesheng@163.com |
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| 中文摘要: |
| 复眼是昆虫的主要视觉器官, 在导航、觅食和避敌等关键行为中起核心作用, 其独特的微观结构和视觉转导机制对昆虫的生态适应性极为重要。本文重点聚焦复眼的微观结构、研究方法、视觉行为和信号转导机制。微观结构方面, 本文描述了昆虫复眼的基本构造, 涉及小眼的精细构造和视网膜细胞的功能分化, 探讨了它们如何协同工作以实现高效的视觉信息处理。研究方法部分重点介绍了高分辨率显微成像和基因编辑等新技术在复眼研究中的应用。视觉行为部分强调了复眼在昆虫昼夜节律调控和空间导航中的关键作用。最后, 本文详细阐述了视觉信号转导的分子机制。重点分析了从光感受到信号转导的完整过程, 包括视蛋白的光活化、G蛋白偶联信号放大、离子通道调控等关键步骤。特别强调了新发现的信号调控分子和反馈机制在视觉信号精确转导中的重要作用。昆虫复眼的研究促进多种技术的开发, 包括农业害虫的诱捕策略、基因靶向技术以及害虫监测和生态管理方法等。 |
| 英文摘要: |
| The compound eye is the primary visual organ in insects, playing a crucial role in essential behaviors such as navigation, foraging, and predator avoidance. Its unique microstructure and visual signal transduction pathways are essential for ecological adaptation. This review summarizes recent advances in four major aspects of compound eye research: microstructure, research methodologies, visual behaviors, and signal transduction mechanisms. The structural section outlines the fundamental architecture of compound eyes, including the intricate organization of ommatidia and the specialized functions of retinal cells, highlighting their synergistic role in efficient visual processing. The section on research techniques emphasizes the use of cutting-edge tools such as high-resolution microscopy and gene editing technologies. The discussion on visual behaviors focuses on the compound eyes’s involvement in circadian rhythm regulation and spatial orientation. Finally, the signal transduction section elaborates on the molecular mechanisms underlying visual information transmission from photoreception, including photoactivation of visual proteins, amplification of G protein-coupled signal and ion channel regulation, with particular emphasis on newly identified regulatory molecules and feedback loops that ensure precise signal fidelity. Research on insect compound eyes supports the development of novel pest control technologies, including light-based trapping strategies, gene-targeting techniques, and advanced pest monitoring and ecological management tools. |
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