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不同品级红火蚁体内生物碱含量的比较

更新时间:2009-03-28

红火蚁Solenopsis invicta Buren具有明显的种群竞争优势,可在入侵地区短时间内发展成为优势种,造成当地生物多样性降低和生态单一化,是世界范围内非常危险的入侵生物(Vinson, 2013)。在美国,入侵红火蚁迅速替代本地种热带火蚁S. geminata (Fabricius),并扩散至本地种南方火蚁S. xyloni (MacCook)、金色火蚁S. aurea Wheeler 和钝口火蚁S. amblychila Wheeler 所在的干旱沙漠地区。在我国境内,红火蚁入侵后迅速扩散,正逐渐替代本地蚂蚁和早期入侵并已本土化的近缘种热带火蚁(高燕等,2011;雷妍圆等,2016)。

红火蚁具有很强的攻击性,受到干扰时会蛰刺人,释放毒液,人体被叮部位产生小脓包,严重时会造成人过敏休克甚至死亡(Stafford, 1996)。红火蚁的毒液由生物碱以及少量的蛋白质组成(MacConnell et al., 1971; Baer et al, 1979)。这些哌啶生物碱有两个手性中心,存在立体异构现象。其中顺式生物碱构型为(2R, 6S),反式构型为(2R, 6R)(Leclercq et al., 1994)。红火蚁毒液由毒腺产生,储存在其毒囊中,并最终通过尾部的毒针释放(Callahan et al., 1959)。每头工蚁每次通过毒针释放大约0.66 nL毒液,约占其毒液总含量的3.1% (Haight and Tschinkel, 2003)。

式中:e3表示调节虚拟力的变速因子,r3是[0,1]区间内的随机数,表示粒子k的位置向量第z,z=1,2,3,…,2N维元素受到虚拟力移动的距离。式中的为:

相关研究表明红火蚁的毒液成分与本地火蚁不同。热带火蚁、金色火蚁、南方火蚁工蚁的毒液成分主要是cis-C11和trans-C11, 而且cis-C11的含量要明显高于trans-C11 (Brand et al., 1972; Blum et al., 1973; Brand et al., 1973b)。而红火蚁的工蚁的毒液成分主要是trans-C13 ∶1、trans-C13、trans-C15 ∶1、trans-C15,次要成分是trans-C11、trans-C17 ∶1和trans-C17 (MacConnell et al., 1976; Blum et al., 1992)。红火蚁的毒液成分与本地种火蚁的毒液成分显著不同,这种差异可能是红火蚁种间竞争优势和成为入侵种的重要原因。

目前有3种常用的方法收集红火蚁的毒液。毛细管收集法由Blum等(1958)提出,并广泛应用于制备毒液样品进行化学成分分析或用来进行生物测定(MacConnell et al., 1971, 1976; Blum, 1992; 马伏宁等, 2009)。另外可以通过解剖毒囊,将毒囊直接放置于含有正己烷的小瓶中进行毒液的提取(Storey et al., 1991; Cruz-Lopez et al., 2001; Haight and Tschinkel 2003; Chen et al., 2009a,2009b)。第三种常用的方法是红火蚁整体浸泡法,该方法简单高效,得到的样品可以直接用于分析。Liu等(2017)证明整体浸泡法可以完全反应出红火蚁毒液的化学成分。

在去云南西双版纳野象谷之前,我脑海里对大象的印象是这样的:身体庞大,食量惊人。但在参观野象谷之后,我对大象有了更全面的了解。

前人对红火蚁毒液的研究主要集中在生物碱的化学结构分析,只有少数人定量分析了红火蚁体内生物碱成分的含量。Yu等(2014)用GC-FID技术定量分析了红火蚁、黑火蚁和杂合体3种红火蚁体内生物碱的含量。但上述定量分析主要集中在蚂蚁群体的总含量,而忽视了个体之间的差异。本实验的目的是确定提取溶剂及提取时间对红火蚁生物碱提取效率的影响,并利用该方法提取同一巢蚂蚁蚁群中雌性生殖蚁以及大小不等的工蚁个体体内的毒液,分析不同品级红火蚁个体体内的生物碱组成及含量的不同。

1 材料与方法

1.1 材料

供试虫源:实验所用红火蚁种群采自广东省华南农业大学校园。采集蚂蚁时,选用20 L的塑料储物盒,在内侧壁上涂上适量Fluon,防止蚂蚁逃跑。采集到的蚂蚁在室内搁置过夜后,用“滴水法”将蚁群(包括蚁后、生殖蚁、工蚁、蛹、卵、幼虫等)从土壤中逼出,转移至较小的储物盒,令其建造人工蚁巢。以“水试管”提供清水和20%的蔗糖水,每天每巢投放2-3头蟋蟀。

主要仪器:美国Agilent Technologies公司7890A气相色谱仪(GC)

1.2 方法

杨宪益曾说过:“我认为翻译的时候不能做过多解释。译者应尽量忠实于原文形象,既不要夸张也不要夹带任何东西”。他也曾谈及一些文化含义的不可译现象以及处理应对一些文化中特殊形式的方法问题,例如可以采取增加脚注的方法以帮助译入语读者对原语文本内容及文化寓意的理解。关于脚注,霍克斯持有不同见解,他说:“《红楼梦》中有大量的古代戏剧、书籍、诗词、历史典故和民俗言语,西方读者们对它们是完全陌生的。如果我只是给出脚注,那会使读者们像带着镣铐在跳舞,所以我特别介绍了中国文化”[6]。因为一般说来,“除非为了学术研究,脚注中的解释往往会分散读者的注意力”[7]。

随机选取一巢红火蚁进行实验。选用正己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮、甲醇等五种不同极性的溶剂浸泡红火蚁,筛选出最适合的提取溶剂。准确称取0.5 g红火蚁工蚁尸体,用2 mL色谱级的以上五种溶剂浸泡1 h,用玻璃移液管取出浸提液,加入少量无水硫酸钠进行干燥除水6 h后,自然挥发至2 mL。获得的样品稀释3倍后进行GC-FID分析。每种溶剂做四组重复。

比如,在参加2017年山东省暑期远程研修时按照平台要求观评了四节课,恰巧的是四节课中的两节课的执教教师都会在课前、课中或课后以“谈话”的形式和学生进行“聊天”,这引起了笔者的高度关注.于是,笔者详细记录了两节课的“谈话、聊天”部分(详见文[6]),并定义为“教师寄语”,然后从“教师寄语:意在课先;教师寄语:指向八方;教师寄语:余音绕梁”等三个方面结合前述课例进行了认真的总结和思考,在此基础上给出了一个自己的具体的实践案例,在感动之余有了自己的行动,正所谓“行动大于感动”.

1.2.2 不同浸泡时间对红火蚁生物碱提取效率的影响

随机选取一巢红火蚁,准确称取0.5 g红火蚁工蚁,用2 mL色谱级正己烷分别浸泡如下时间:1/12,1/4,1/2,1,2,6,12,24和48 h,待到达设置的时间后,用微量取样器从同一样品中吸取50 μL提取液于250 μL内插管中,并加入100 μL正己烷以获得3倍稀释溶液,利用GC-FID进行分析。实验重复四次。

1.2.3 不同品级红火蚁体内生物碱的比较

1.2 外周血单个核细胞(PBMCs)采集 每例对象无菌抽取静脉血5 mL,置于EDTA抗凝管中,用Ficoll-Hypaque密度梯度离心法获取PBMCs:取MM患者或健康志愿者外周静脉血5 mL,乙二胺四乙酸二钾(EDTA-K2)抗凝;15 mL离心管中加入3 mL Ficoll液,同时将外周血以2倍HBSS稀释,加至Ficoll液面之上,1 000×g离心15 min;吸取PBMCs层,以10 mL HBSS洗涤2次(300×g离心10 min)后,置于1 mL含有10%DMSO的新生牛血清中-80℃过夜,液氮中保存,待测。骨髓血(2 mL)单个核细胞采集法同上。

从同一巢红火蚁中分别挑选雌性生殖蚁、大型工蚁、中型工蚁和小型工蚁各10头,放置于冰盒中待其晕厥后,用十万分之一的天平称量每头红火蚁的体重,后将这些红火蚁单头用1 mL色谱级正己烷浸泡,2 h后取出蚂蚁,得到的样品直接用GC-FID分析,取出的蚂蚁在显微镜下测量头壳宽度。其中大型工蚁头壳宽度约为1.32-1.40 mm,体重为4.69±0.16 mg;中型工蚁头壳宽度约为0.92-1.08 mm,体重为1.95±0.11 mg;小型工蚁头壳宽度约为0.58-0.62 mm,体重为0.75±0.03 mg。

1.2.4 气相色谱条件设置

蒋春猪说,平时,你一点看不出秀容月明是元帅,他和士兵吃一样的饭,睡一样的席子,天热了,就把上衣脱了,手朝胳肢窝一掏,就掏出一把黑灰,天冷了,士兵们在洗脚,他见了,就坐下来,把脚也伸进去。

气相色谱条件:GC-FID分析,色谱柱为HP-5MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm film thickness, Agilent Technologies),进样量1 μL,无分流进样。进样口温度270℃,柱温箱温度为程序升温,起始温度为50℃,保持1 min,以5℃ /min的速率升至100℃,保持0 min,然后以10℃ /min升至240℃,保持10 min。检测器为火焰离子化检测器(FID) 。

1.3 生物碱的定量分析

1.3.1 标准曲线的建立

选择化学合成的cis-C11为标准化合物,以10 μg/μL的标准样品为母液,用色谱级正己烷把标准样品稀释成一系列浓度,即3.125-400 ng/μL共8个浓度。所有浓度的样品都用GC-FID进行分析,气相条件与上述一致,进样量为1 μL。根据样品浓度与峰面积的相关关系,绘制标准曲线。

1.3.2 样品浓度的计算

GC-FID定量分析时进样量是1 μL,参照Liu等(2017)确定红火蚁工蚁提取物中主要的反式生物碱成分,并根据化合物的峰面积和标准曲线计算生物碱成分的浓度。

1.4 数据分析

标准样品的浓度与峰面积通过线性回归分析建立标准曲线。利用标准曲线计算出红火蚁样品中的生物碱浓度。数据分析采用Excel 2010软件。红火蚁生物碱含量差异SPSS 21.0软件系统进行方差分析,采用Tukey多重比较检测差异显著性(P<0.05)

“乔模乔样”、“乔模样”、“乔样”都有“妖模怪样”的意思。受话者往往浓妆艳抹,可能是妆容过于艳丽,反而得不偿失,美得过度。在使用该词语时,说话者对于受话者是带有一定的否定意味的。这也是乔字的感情色彩在往贬义方向发展的一种生动体现。

2 结果与分析

红火蚁毒液具有很强的毒力,红火蚁释放的毒液生物碱具有杀虫灭菌以及溶血活性等作用(Blum et al., 1958; Jouvenaz et al., 1972),因此在农业和医学等方面都具有潜在的利用价值。本实验证明利用正己烷整体浸泡红火蚁提取1 h即可获得体内大部分的生物碱,该方法简单快速高效,为生物碱的推广应用提供方便。

2.1 不同有机溶剂对生物碱的提取效率

当提取时间同为1 h时,正己烷和二氯甲烷能够提取到的生物碱的含量最高,分别达到16477.05±729.75 μg/g、15985.75±895.43 μg/g,显著高于乙酸乙酯(8283.12±144.79 μg/g)、丙酮(7059.94±97.78 μg/g)和甲醇(5207.18±457.35 μg/g)的提取效率(图1)。

1.2.1 不同提取溶剂对红火蚁生物碱提取效率的影响

  

图1 不同溶剂对红火蚁生物碱的提取效率Fig.1 The effect of different solvents on extraction efficiency of venom alkaloids from ant body注:图中数据为均值±标准误。不同小写字母表示在P=0.05水平差异显著(Tukey)。下图同。Note: Values are mean±SE. Values followed by different lower letters are significantly different at P=0.05 according to Tukey tests. The same below.

2.2 不同浸泡时间对红火蚁工蚁生物碱的提取效率

Chen J, Cantrell CL, Shang HW,et al. Piperideine alkaloids from the poison gland of the red imported fire ant (Hymenoptera: Formicidae) [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2009a, 57 (8): 3128-3133.

  

图2 不同浸泡时间对红火蚁生物碱的提取效率Fig.2 The effect of extraction time on extraction efficiency of venom alkaloids from ant body

2.3 同一巢穴中不同品级的红火蚁体内生物碱含量

同一蚁巢中,雌性生殖蚁体内的生物碱含量相对最高,约为82 μg/头,工蚁体内生物碱含量随着工蚁个体的增大而增加,大型工蚁体内生物碱含量约为61 μg/头,显著高于小型工蚁体内生物碱含量(约为12 μg/头),中型工蚁的生物碱含量(约为26 μg/头)介于两者之间(图3)。

  

图3 不同品级红火蚁生物碱的含量Fig.3 The amount of alkaloids in different castes of ants

2.4 不同大小的工蚁个体体内反式生物碱相对含量

由于红火蚁工蚁体内的生物碱主要是trans-C13 ∶1、trans-C13、trans-C15 ∶1、trans-C15,而不同大小的工蚁体内的这四种生物碱的相对含量不同,因此比较了不同大小工蚁个体的trans-C13/trans-C13 ∶1和trans-C15/trans-C15 ∶1,结果显示,trans-C13/trans-C13 ∶1和trans-C15/trans-C15 ∶1这两个比例都与工蚁体型大小成正相关,即大型工蚁的trans-C13/trans-C13 ∶1和trans-C15/trans-C15 ∶1这两个值均显著大于小型工蚁(图4)。

  

图4 不同大小红火蚁工蚁反式饱和与不饱和生物碱含量的比例Fig.4 The ratio of amount (saturated to unsaturated alkaloids) for different worker sizes

3 结论与讨论

标准样品通过线性回归建立的标准曲线为Y=8.0449X-5.8948 (R2=0.9987),说明3.125-400 ng/μL的浓度范围内线性关系非常好。

二、加快水务工程建设,一批重点项目陆续建成。公明供水调蓄工程、清林径引水调蓄工程加快推进;茅洲河中上游段干流综合整治工程、深港联合治理深圳河四期工程、大沙河中下游段综合治理工程等项目相继开工,龙岗河干流深惠交界处大松山段整治工程基本完工;蛇口片区排水工程已完工,公明污水处理厂、上洋污泥深度脱水处理厂通水试运行,龙华污水处理厂二期正式投入商业运行。

不同品级红火蚁个体体内生物碱含量都有较大的差异。雌性生殖蚁体内大部分是顺式和反式的C11,而关于蚁后毒液的研究表明其体内毒液也是以顺式C11最多,其次是反式C11(马伏宁等,2009; Chen et al., 2012)。热带火蚁蚁后体内也是以顺式C11和反式C11为主,工蚁体内则有蚁后没有的长链的生物碱(Chen et al., 2012; Shi et al., 2015)。红火蚁蚁后和雌性生殖蚁体内生物碱除了工蚁生物碱所具有的杀菌杀虫等毒理方面的作用外,还具有特殊的信息交流作用。这些毒液能够用于蚂蚁种群的建立,并且反映蚁后的发育程度以及鉴别蚁后的基因型(Eliyahu et al., 2011)。工蚁体内反式生物碱占绝对优势,且个体较大的工蚁体内生物碱含量平均值较高。定量分析室内饲养的红火蚁工蚁毒腺生物碱含量的动态变化(刘先福等,2015),发现当红火蚁在室内饲养时,随着时间饲养时间的延长,蚁巢内的大部分个体较大的工蚁死亡较快,整个巢内生物碱含量大量减少。本实验研究结果显示,个体较大的工蚁体内生物碱含量较高,而当蚁巢大部分工蚁死亡后,使得整个巢内生物碱含量会降低,这一研究与刘先福等(2015)研究结果类似。

传统的绘图方式是采用单缓冲技术,而要解决图形界面开发过程中刷新图像时遇到的闪烁、抖动问题,需依靠双缓存方式下的双缓冲图形刷新技术来实现。

比较单后型和多后型红火蚁工蚁体内的生物碱(Lai et al., 2008),发现多蚁后蚁巢中工蚁的trans-C13/trans-C13 ∶1和trans-C15/trans-C15 ∶1的比例显著低于单蚁后蚁巢,而本实验发现工蚁类群中个体较大的工蚁trans-C13/trans-C13 ∶1和trans-C15/trans-C15 ∶1两个比例显著高于个体较小的工蚁。且红火蚁体内的生物碱含量差异除了与个体大小相关外,与工蚁的年龄也有关系。中龄工蚁体内生物碱含量远高于老龄工蚁和幼龄工蚁(Deslippe and Guo, 2000)。

三大攻坚战是以习近平同志为核心的党中央确立的三场硬仗,事关决胜全面建成小康社会、事关亿万人民福祉,必须坚决打赢打好。财政部门要深入贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,牢固树立“四个意识”,切实做到“两个坚决维护”,自觉从党中央工作大局出发,增强使命感紧迫感,充分发挥职能作用,紧紧抓住重点任务,全力以赴抓好落实,坚决支持打好三大攻坚战,为决胜全面建成小康社会作出新的更大贡献。

研究表明,当热带火蚁工蚁与小型红火蚁相遇时,其对红火蚁的攻击指数/攻击强度显著高于与大型红火蚁的攻击强度,但与中型的差异不显著,且热带火蚁面对大、中型红火蚁时,打斗激烈程度下降并在打斗中表现出选择性(雷妍圆等,2016)。这一现象某种程度上反映出各个物种间尽可能减少生存代价的生物本能。因此,在红火蚁种间的分工中,一般低龄的和个体较小的工蚁体内生物碱含量较低主要负责在巢内照顾幼虫,而个体较大/中型的工蚁体内生物碱含量相对较高则主要负责去巢外觅食(Mirenda and Vinson, 1981)。据此,上述现象也进一步印证了红火蚁工蚁生物碱含量的差异与其在蚁群中的分工密切相关的猜想。

参考文献(References)

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拍摄场地要有良好的光线,周围的环境和拍摄的背景(包括墙壁、窗户、黑板、实验台等) 要整洁,场地要足够开阔,适合实验操作及拍摄。

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当选用正己烷,浸泡时间为5 min时,提取液的浓度为1.65 μg/μL;随着时间的增加生物碱浓度逐渐升高。当浸泡时间延长至1 h时,浓度升高至2.68 μg/μL。而后随着时间增加,生物碱浓度保持稳定,基本不再变化,说明利用正己烷浸泡可以快速提取出红火蚁体内的生物碱(图2)。

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这样移动的妙处在于,通过移动可以得到两个正方形,把两个正方形的边框加上.其中一个正方形的边长为b,另一个正方形的边长为a.为了更加清晰地突出图形之间的关系,将多余信息删除.[14]从而得到c2=a2+b2.图形展示完后,再让学生观看图4⑦,让学生感知原图与复制图形之间的关系.在此课件制作过程中,注意同一图形在每页课件中的位置不变,使选取组织耗用的认知资源降低,减少视觉对图形位置改变的处理,避免分散注意力.

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2017年12月5日,国务院办公厅印发《关于深化产教融合的若干意见》,再一次昭示了国家对产教融合的重视。深化产教融合,创新技能人才的培养模式,是国家大力倡导的。人社部于2010年发布的《关于大力推进技工院校改革发展的意见》中明确要求“推进一体化教学改革”。一体化教学场所和一体化教师是一体化教学的重要资源。实施一体化教学,需要不断进行一体化教学的资源建设。一体化教学改革至今,一体化教学场所建设陷入误区,一体化教师依然短缺。必须实事求是,以学生的学习效果来评判一体化教学资源建设的效果。针对出现的问题,分析原因,找出问题的根源所在,踏踏实实地研究、开发和提升一体化教学,最终培养出合格的实用人才。

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张惠菊,陈立,王文凯
《环境昆虫学报》 2018年第02期
《环境昆虫学报》2018年第02期文献

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