棕色田鼠尿液在社會識別中的作用及其誘導(dǎo)的嗅球和副嗅球神經(jīng)元活動.pdf

1、化學(xué)通訊對于動物尤其是嚙齒類動物有著十分重要的作用，因此本論文以室內(nèi)繁殖的F1-3代棕色田鼠為實驗動物，通過行為觀察的方法，研究了棕色田鼠尿液在性別識別、個體識別、親緣識別中的功能；應(yīng)用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀初步分析了尿液中化學(xué)信號物質(zhì)的性質(zhì)和組成；以Fos作為神經(jīng)元活動的標(biāo)志，通過免疫化學(xué)方法探討了不同氣味刺激后棕色田鼠嗅球和副嗅球神經(jīng)元活動，從而初步探討了兩大嗅覺系統(tǒng)的功能。 本論文的主要研究結(jié)論如下：1.在直接接觸和非直接接觸

2、尿液的條件下，通過研究棕色田鼠(Microtusmandarinus)在同性及異性尿液氣味源刺激下的行為及尿標(biāo)記數(shù)量差異，探討了棕色田鼠尿液在個體性別識別中的作用和尿液中揮發(fā)性成分及非揮發(fā)性成分(如主要尿蛋白等)在個體性別識別中的作用。研究發(fā)現(xiàn)：棕色田鼠在直接接觸條件下對于異性尿液的探究時間及頻次顯著多于對同性尿液的探究時間及頻次，在異性尿液側(cè)的尿標(biāo)記行為顯著多于在同性尿液側(cè)；而在非直接接觸條件下，棕色田鼠對同性及異性尿液的探究時間及頻

3、次，尿標(biāo)記行為都沒有顯著性差異。結(jié)果表明：棕色田鼠能夠通過尿液進行性別辨識，棕色田鼠尿液中吸引異性的化學(xué)信號物質(zhì)可能是尿液中的低揮發(fā)性物質(zhì)，或者非揮發(fā)性與揮發(fā)性分子結(jié)合形成的復(fù)合物。雌雄棕色田鼠通過尿液進行性別識別中存在性二型。 2.應(yīng)用行為學(xué)方法，通過研究棕色田鼠在直接接觸和非直接接觸熟悉異性和陌生異性尿液條件下的行為差異，探討了棕色田鼠尿液中揮發(fā)性和非揮發(fā)性成分在個體識別中的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在直接接觸的條件下，棕色田鼠對熟悉

4、異性鼠的尿液表現(xiàn)出明顯的選擇傾向；而在非接觸情況下這種傾向卻不明顯；雌雄棕色田鼠在非接觸情況下共處15天后，在直接接觸尿液時，雌雄鼠都對熟悉異性鼠的尿液表現(xiàn)出明顯的選擇傾向。結(jié)果表明：棕色田鼠不但能夠在直接接觸的情況下識別熟悉和陌生異性鼠尿液，而且能夠通過感知個體產(chǎn)生的揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)從而對陌生的異性個體形成記憶，在以后通過其尿液對其進行識別，而在此過程中尿液中非揮發(fā)性成分可能也起著一定作用。 3.以尿液為氣味源，通過研究同胞同巢

5、、非同巢同胞、單親撫養(yǎng)幼仔的親緣識別行為，探討了尿液在親緣識別中的作用及棕色田鼠親緣識別的機制。(1)同巢同胞：棕色田鼠在同胞鼠尿液側(cè)訪問的時間顯著多于其對非同胞尿液的訪問頻次。而訪問時間則根據(jù)訪問者的性別不同有所不同：雌性對于同胞鼠的訪問時間顯著多于對非同胞鼠的尿液的訪問時間(P＜0.05)；而雄性對于同性同胞鼠的訪問時間雖然多于對非同胞鼠的尿液的訪問時間，但是兩者之間沒有顯著差異。不論雌鼠或者雄鼠都傾向于靜待在同胞鼠尿液側(cè)，而在非同

6、胞鼠尿液一側(cè)表現(xiàn)出明顯較多的訪問頻次、跑動行為、嗅聞尿液行為，這說明棕色田鼠對于同胞鼠和非同胞鼠尿液之間的差異能夠做出辨識，即同巢飼養(yǎng)的棕色田鼠通過尿液可以識別其同胞。在這一過程中尿液作為信號源在其中起著重要作用。尿液中的揮發(fā)性和非揮發(fā)性物質(zhì)在其中都起著重要的作用。(2)非同巢同胞：棕色田鼠非同巢同胞無論雌雄對于非同胞鼠尿液的訪問頻次顯著多于對同胞鼠的訪問頻次，在非同胞鼠尿液側(cè)嗅聞底物、嗅聞氣味源的頻次和時間顯著多于對同胞鼠尿液氣味側(cè)的

7、頻次和時間。對于同胞鼠和非同胞鼠尿液氣味的訪問時間和頻次及其它行為變量在頻次和時間上沒有顯著性差異。雌雄鼠對于非同胞鼠尿液表現(xiàn)出較多的探究行為。這說明表型匹配可能是棕色田鼠親緣識別的一種模式。(3)雌性單親撫養(yǎng)的幼仔對雄性親本尿液的識別：雌性單親哺育的棕色田鼠幼仔在雄性親本尿液一側(cè)出現(xiàn)的頻次、嗅底物的時間及頻次極顯著的多于在非親緣鼠尿液一側(cè)出現(xiàn)的頻次、嗅底物的時間及頻次。而在非親本雄鼠尿液一側(cè)靜止和挖掘行為的頻次及時間顯著多于在親本雄鼠

8、尿液一側(cè)的頻次及時間。即單親哺育幼仔在親緣鼠尿液一側(cè)的所花費的探究時間極其顯著多于在非親本雄鼠尿液一側(cè)的頻次和時間。這說明雌性單親撫養(yǎng)的幼仔對雄性親本鼠尿液表現(xiàn)出明顯偏好，幼仔可以通過尿液識別從未遭遇過的雄性親本，進一步說明表型匹配模式可能是棕色田鼠親緣識別的一種內(nèi)在機制。 綜上所述，棕色田鼠親緣識別中除了共生熟悉模式外，表型匹配模式也是進行親緣識別的一種內(nèi)在機制。在實際社會生活中親緣識別中可能是遺傳因素和后天社會經(jīng)驗相結(jié)合的結(jié)

9、果，先天的遺傳因素是親緣識別的基礎(chǔ)，而后天的社會經(jīng)驗對親緣識別有十分重要的影響。尿液中的揮發(fā)性和非揮發(fā)性物質(zhì)在其中都在其一定的作用，推測棕色田鼠可以通過尿液中化合物質(zhì)和量上的不同反映不同個體間的親緣關(guān)系。 4.棕色田鼠尿液中化學(xué)信號物質(zhì)分析：以有機溶劑二氯甲烷為萃取劑，濃縮萃取棕色田鼠雌雄個體尿液中的化學(xué)物質(zhì)，通過氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用的方法對雌雄成年棕色田鼠的尿液進行分析，通過比較雌雄棕色田鼠尿液的色譜圖發(fā)現(xiàn)雌雄棕色田鼠尿液的色譜峰

10、值及保留時間有著較大的差異。將所得質(zhì)譜結(jié)果通過氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(GCMS-QP2010)上的NIST27數(shù)據(jù)庫檢索發(fā)現(xiàn)：雌雄尿液揮發(fā)性成分的組成成分存在明顯的差異，在雌性棕色田鼠尿液中含硫化合物有三種：C24H50S2(Disulfide，di-tert-dodecyl)，C18H30O2S(2-Thiopheneaceticacid，dodecylester)，C16H26O2S(2-Thiopheneaceticacid，decy

11、lester)。雄性棕色田鼠尿液中含硫化合物有C4H8O3S(Thiophene-3-ol，tetrahydro-，1，1-dioxide)。通過對比發(fā)現(xiàn)雌性棕色田鼠尿液中有38種化合物為雌性特有，而雄性尿液中有34種為雄性棕色田鼠所特有。以上這些雌雄棕色田鼠尿液中化學(xué)物質(zhì)成分差異可能是棕色田鼠進行性別辨識的信號基礎(chǔ)。 5.棕色田鼠嗅球及副嗅球神經(jīng)元活動研究.以Fos作為神經(jīng)元活動的標(biāo)志，用蒸餾水、甲醛及尿液非接觸或接觸刺激棕色

12、田鼠，觀察其嗅球和副嗅球神經(jīng)元活動，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：甲醛刺激后棕色田鼠嗅球中小球?qū)?、僧帽細胞層、顆粒細胞層中的Fos陽性神經(jīng)元數(shù)量與對照水刺激相比顯著增加，副嗅球中僧帽細胞層、顆粒細胞層中的Fos陽性神經(jīng)元數(shù)量顯著增加，而小球?qū)又械腇os陽性神經(jīng)元數(shù)量沒有顯著增加。同種尿液非直接接觸條件下刺激后，棕色田鼠副嗅球中各細胞層中Fos陽性神經(jīng)元數(shù)量與對照水刺激相比無顯著差異，而主嗅球中各細胞層中Fos陽性神經(jīng)元數(shù)量與對照水刺激相比顯著增加。同種尿液

13、直接接觸條件下刺激后，與對照水刺激相比棕色田鼠嗅球中各細胞層中Fos陽性神經(jīng)元數(shù)量顯著增加，副嗅球中各細胞層中Fos陽性神經(jīng)元數(shù)量也顯著增加。通過對尿液直接刺激和非直接刺激后嗅球和副嗅球中Fos陽性神經(jīng)元數(shù)量比較發(fā)現(xiàn)，兩者副嗅球中各細胞層中Fos陽性神經(jīng)元數(shù)量有顯著差異，而嗅球中各細胞層中Fos陽性神經(jīng)元數(shù)量無顯著差異。尿液直接刺激和甲醛刺激后嗅球和副嗅球中Fos陽性神經(jīng)元數(shù)量均無顯著差異。 因此推測：棕色田鼠嗅覺系統(tǒng)對于外部非