来自中国科学院动物研究所动物行为与化学通讯组的研究人员的*新论文“Uropygial Gland-SecretedAlkanols Contribute to Olfactory Sex Signals in Budgerigars”就证明了鸟类存在嗅觉的性识别和性信息素。
文章的通讯作者是动物研究所的张健旭研究员,其主要研究领域包括化学生态学、化学感觉、生理行为、动物行为学、鼠害控制等。目前个人研究焦点为利用行为、生理和化学相结合的手段,证明脊椎动物(鼠类、鸟类等)气味在动物通讯中的作用并鉴定其成分,*终确定信息素的组成。
这一研究**用虎皮鹦鹉证明(1)鸟类的身体气味可以用于嗅觉的性识别或性吸引,去年国外的鸟类学家发表文章还认为鸟类无嗅觉的性识别;(2)多数鸟类具有的*重要的外泌腺-尾脂腺分泌了这些活性小分子成分-性信息素,并通过鸟类理羽(preening)行为,将其涂抹到羽被,进行传递,引起身体气味的活性。之前,在除了鸟以外的其它动物类群,都证明存在嗅觉的性通讯和性信息素。在虎皮鹦鹉中,尾脂腺分泌的十八醇、十九醇和二十醇的比率在雄鸟中显著高于雌鸟,并对雌鸟有明显的吸引作用,组成了雄性信息素。过去普遍认为鸟类视觉和听觉发达,而嗅觉(olfaction)极度退化,相应的调节鸟类社会行为的通讯主要依靠视觉和听觉信号,而不是化学信号。
在这篇文章中,研究人员选取全世界*为普遍的笼养鸟和模式实验鸟-虎皮鹦鹉作为实验对象,利用传统的双向选择和GC-MS分析方法,证明鸟类确实存在“性信息素的通讯”。另一方面,以往认为尾脂腺在鸟类中主要起到羽毛防水和折射不同波长光的作用,化学研究上也主要集中在对尾脂腺分泌的蜡脂成分的分析上。
*近,尽管国际上开始关注鸟的化学通讯,但是有关文章都没能将化学分析和生物测定成功结合而达到信息素鉴定的水平。该篇论文评阅人认为:尽管很久以来就推测有些鸟的尾脂腺可能产生性信息素,但是该论文**次提供了这类信息素组成的实验证据,也为以后的同类研究提供了参考方法。
张健旭研究组在性信息素,即费洛蒙研究方面获得了多个成果,曾以以11页的篇幅,在国际上**阐述了比小鼠更与人类接近的模式动物——大鼠的性信息素成分。这也是国内**次将*终确定的高等动物信息素分子发表在国际专业杂志上。
这一研究成功地把化学(GC-MS)、生理学、行为学等方法相结合,比较**地分析了大鼠包皮腺和尿液的气味成分谱,经过定性鉴定和定量计算,找出了性别特有的或含量存在性偏差的气味组分,并佐以生殖腺对这些成分的调节特点,筛选出4-庚酮、2-庚酮、苯酚、4-甲基苯酚、4-乙基苯酚、角鲨稀(即三十碳六烯或深海鱼油)等为雄性信息素候选成分(putativepheromone),E-β-法尼稀、E,E-α-法尼稀等为雌性信息素候选成分;再选择2-庚酮、4-乙基酚和角鲨稀三个主要成分,测定其在尿液中的浓度,并将其合成物加入阉割雄鼠的尿液,检验这些成分对阉割雄鼠尿液性吸引的恢复作用,经过数百次的行为测试,*终验证了这三个雄性信息素的身份。
原文检索:
Uropygial Gland-Secreted Alkanols Contribute to Olfactory SexSignals in BudgerigarsThe possible role of uropygial gland-secreted compounds inolfactory discrimination of sex or sex attractants in thebudgerigar, Melopsittacus undulatus, was investigated usingbehavioral 2-choice tests and gas chromatography–mass spectrometryanalysis. Our data showed that female budgerigars were capable ofdistinguishing males from females in a Y maze via body odor,indicating its sexual dimorphism. When we conducted a chemicalassay of the uropygial preen gland secretions, we found 4 timesmore volatile octadecanol, nonadecanol, and eicosanol in ratios inmales than in females, making them putative male pheromonecandidates. Female birds also showed overt preferences for the odorof male preen gland secretions or the 3-alkanol blend equivalentpreened onto the plumage of a male over that of femalecounterparts. Removal of any one alkanol was associated with a lossof attractiveness to the female. In another test device (a testcage) with visible male bird stimulus, females chose the male withthe 3-alkanol blend of males over the other male with female preengland secretion, whereas did not differentiate their responsesbetween the males with either this blend or male preen glandsecretions. The behavioral data robustly suggested that the 3alkanols synergistically created a female attractant odor or malepheromone in the budgerigar and that bird uropygial glands havebroader implications in sexual behavior than previously known. Thisis the first investigation with bioassay of components of the glandin a bird species.