布氏田鼠对不同物种气味的行为及生理响应

论文摘要

本论文在室内条件下测定了未遭遇过捕食者的布氏田鼠经捕食者和非捕食者气味暴露后的行为、应激激素和基因表达的变化,探讨布氏田鼠对同域分布和异域分布的捕食者的识别能力；其次,测定了布氏田鼠经猫粪便气味反复暴露后的行为、激素及基因表达方面的变化,探索布氏田鼠对捕食者气味反复暴露过程中所产生的习惯化和敏感性,揭示捕食者气味在布氏田鼠生存对策中的作用；最后,测定了布氏田鼠对不同强度猫粪便的行为及生理反应,探讨了捕食者气味的有效性。研究结果如下：1-当布氏田鼠暴露于捕食者气味条件下,其行为、内分泌和相关基因的表达会产生明显的变化,布氏田鼠能够先天性的识别不同物种的气味,并且对异域捕食者的气味产生最强烈的反应。在10分钟的气味暴露条件下,与对照组相比,暴露在捕食者气味下的布氏田鼠明显增加了躲避行为（F4,86=5.265,P=0.001）、隐藏行为（F4,86=5.982,P=0.001）、颤抖行为（F4,86=4.976,P=0.001）（除了蛇气味组）、跳跃行为（F4,86=4.781,P=0.01）和警戒行为（F4,86=3.248,P=0.016）,而与气味源接触的时间显著减少（F4,86=3.041,P=0.05）,布氏田鼠的探头行为和移动行为没有明显的变化（F4,86=2.298,P=0.213；F4,86=1.809,P=0.134）。暴露在黄鼬气味下时,布氏田鼠的修饰行为显著减少,而暴露在猫粪便气味下时,修饰行为显著增加（F,86=3.067,P=0.05）。方差分析表明,与暴露在非捕食者气味下相比,暴露在捕食者气味下时,布氏田鼠血清中的促肾上腺皮质激素和皮质酮水平会显着增加（分别为F4,57=13.367,P=0.001, F4,57=15.81, P=0.05）,表明暴露在捕食者气味下的布氏田鼠会产生明显的应激反应。然而,运用双因素（气味和性别）方差分析发现,这两种因素的交互作用对布氏田鼠血清中的ACTH和CORT分泌水平不存在影响。雄性布氏田鼠的促肾上腺皮质激素水平显著高于磁性个体（雄性为23.587±0.965,雌性为20.946±0.755）,这表明布氏田鼠的性别对其血清的肾上腺皮质激素分泌水平有显著的影响（F1,57=6.403,P=0.05）。与对照组布氏田鼠相比,暴露于不同物种粪便气味下的布氏田鼠在下丘脑内侧区域中表达的c-fos mRNA水平显著增加（F4,80=42.642,P=0.001）,且暴露在猫粪便气味下时,布氏田鼠在下丘脑内侧区域中的c-fos mRNA的表达水平是最高的,而暴露在山羊粪便气味下时,布氏田鼠在下丘脑内侧区域中的c-fos mRNA的表达水平是最低的。2一当布氏田鼠长期暴露于捕食者气味条件下时,会产生习惯化和敏感性两种现象,布氏田鼠在这两种情况下表现出的防御行为是互补的。与对照组相比,在猫粪便气味暴露的第1天和第3天,布氏田鼠表现出显著的与逃跑相关的行为,如较高的回避行为（F5,98=2.45,P=0.04）、隐藏行为（F5,98=3.42, P=0.007）和颤抖行为（F5,98=5.54,P=0.001）,而与气味源接触的时间（F5,98=6.62,P=0.001）和非防御行为（如修饰行为）显著减少（F5,98=8.52,P=0.001）；布氏田鼠的探头行为和跳跃行为没有明显变化（分别为F5,98=0.76,P=0.58和F5,98=1.51,P=0.19）,而移动行为和警戒行为都显著增加（分别为F5,98=7.96,P=0.001,F5,98=2.46,P=0.04）。与其它处理组动物相比,暴露于猫粪便气味1天及3天（连续暴露）时,布氏田鼠分泌的促肾上腺皮质激素和皮质酮激素水平显著增加（F5,95=7.79,P=0.001和F5,95=15.52P=0.001）。经双因素方差分析发现,布氏田鼠经过不同时间段猫粪便气味暴露后,下丘脑中的AfosB mRNA的表达量会显着增加（F5.96=8.69,P=0.001）。布氏田鼠的性别对AfosB mRNA的表达量无显著地影响（F5,96=0.07,P=0.934）,暴露的时间段和布氏田鼠性别的交互作用对AfosB mRNA的表达量也无显著影响（凡,96=0.31,P=0.91）。3-行为、激素和基因表达的变化与猫粪便中的化学成分可能有一定的关系。当猫粪尿储存较长时间后对布氏田鼠的行为、激素和基因表达产生的影响逐渐降低。,布氏田鼠暴露在新鲜收集的猫粪便气味下时（暴露的第1天）会产生强烈的防御行为。在10分钟的气味暴露时间段里,暴露在新鲜猫粪便气味下的田鼠（第1天暴露组）会显著表现出与逃跑相关的行为[回避行为（F4,91=8.014,P=0.001）,跳跃行为（F4,91=3.042,P=0.022）,与气味源接触的时间（F4,91=3.029,P=0.022）,隐藏的时间（F4,91=3.709,P=0.008）,第1天暴露组的布氏田鼠的警戒时间最长（F4,91=5.634,P=0.001,）。猫粪便气味随时间发生衰减后,布氏田鼠的颤抖行为就会显著减少（F.91=7.604,P=0.001）,而移动行为减少不显著(F4,91=1.688,P=0.161。各处理组间的探头行为无显著差异（F4,91=0.288,P=0.885）。布氏田鼠的性别对其移动行为有显著影响（F1,91=5.972,P=0.05）,雄性布氏田鼠的移动距离明显大于雌性布氏田鼠（雄性为128.93±9.838,雌性为99.800±8.214）。暴露在新鲜收集的粪便气味下时,布氏田鼠血浆促肾上腺皮质激素水平和皮质酮水平显著增加（分别为F4,91=16.513,P=0.001和F,91=19.151,P=0.001）。第1天暴露组的布氏田鼠的内分泌反应明显较高,随着气味的衰减,其它暴露组布氏田鼠的内分泌反应会相应地下降。双向方差分析表明,暴露在收集的新鲜的猫粪便气味下的布氏田鼠在内侧下丘脑区域中的c-fos mRNA的表达量会显著增加（F4,80=46.126,P=0.001）,猫气味衰减后,布氏田鼠内侧下丘脑区域中的c-fos mRNA的表达水平则会明显下降。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• Chapter 1: A review of behavioral,hormonal and molecular changes upon exposure to predator odors
• 1. Behavioral responses to predator odors
• 1.1. Are all predatorodors equal?
• 1.2. Detection of predation threat through odor
• 1.3. Defensive behavioral responses
• 1.4. Effect of chronic exposure to predator odor
• 1.5. Effect of predator odor intensity
• 2. Physiological responses to predator odors
• 2.1. Physiology of stress response
• 2.2. Endocrine response to stress
• 2.2.1. Adrenocorticotropic hormone（ACTH）
• 2.2.2. Glucocorticoids（Corticosterone CORT）
• 2.3. Hypothalamic Pituitary Adrenal axis（HPA）
• 2.4. Animal recognition and physiological responses to predator odors
• 3. Changes of gene expression in response to predator threat
• 3.1. Immediate early genes
• 3.1.1 C-fos as an immediate early gene
• 3.1.2. Effective Stimuli
• 3.1.3. Temporal Pattern of Induction
• 3.1.4. C-fos expression and predator odors
• 3.2. Pattern of induction of △FosB
• 4. Purpose of this dissertation
• 5. References
• Chapter 2: Behavioral and neuroendocrine response of Brandt's voles, Lasiopodomys brandtii, to odors ofdifferent species
• 1. Materials and methods
• 1.1. Animals
• 1.2. Odors
• 1.3. Testing apparatus and procedure
• 1.4. Measurements of behavioral responses
• 1.5. Measurement of physiological variables
• 1.6. Relative quantitation of brain c-fos mRNA using real-time polymerase chain reaction
• 1.7. Data analysis
• 2. Results
• 2.1. Behavioral responses upon exposure to different odors
• 2.2. Hormonal responses upon exposure to different odors
• 2.3. c-fos mRNA expression level upon exposure to different odors
• 3. Discussion
• 4. References
• Chapter 3: Defensive responses of Brandt's voles （Lasiopodomys brandtii） to chronic predatory stress
• 1. Materials and methods
• 1.1. Animals
• 1.2. Odor source and animal grouping
• 1.3. Testing apparatus
• 1.4. Testing Procedures
• 1.5. Measurements of behavioral responses
• 1.6. Measurement of physiological variables
• 1.7. Relative quantitation of brain △fosB mRNA using real-time polymerase chain reaction
• 1.8. Data analysis
• 2. Results
• 2.1. Behavioral changes upon repeated exposure
• 2.2. Hormonal changes upon repeated exposure
• 2.3. △fosB mRNA expression level
• 3. Discussion
• 4. References
• Chapter 4:Defensive responses of Brandt's voles （Lasiopodomys brandtii） to stored cat feces
• 1. Materials and methods
• 1.1 Animals
• 1.2. Odor and animal grouping
• 1.3. Testing apparatus
• 1.4. Procedures
• 1.5. Measurements of behavioral responses
• 1.6. Measurement of physiological variables
• 1.7. Relative quantitation of brain c-fos mRNA using real-time polymerase chain reaction
• 1.8. Data analysis
• 2. Results
• 2.1. Behavioral responses upon exposure to cat feces of different storage periods
• 2.2. Hormonal responses upon exposure to cat feces of different storage periods
• 2.3. c-fos mRNA expression level upon exposure to cat feces of different storage periods
• 3. Discussion
• 4. References
• Conclusion
• Acknowledgment
• Publications