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中国林蛙变态发育中舌鳃骨的形态变化

陕西师范大学学报（自然科学版） 2022年第5期50卷 122-126页

作者：裴跃斌王宏元梁刚陕西师范大学生命科学学院陕西西安710119

为揭示中国林蛙(Rana chensinensis)蝌蚪变态发育中舌鳃骨的形态变化,采用改良的Toyal骨骼双染色法对Gosner(G)26~46期中国林蛙蝌蚪舌鳃骨进行染色,并观察、比较和采集图像。结果显示,中国林蛙蝌蚪的舌鳃骨由角舌骨、关联骨、鳃下骨板... 详细信息

为揭示中国林蛙(Rana chensinensis)蝌蚪变态发育中舌鳃骨的形态变化,采用改良的Toyal骨骼双染色法对Gosner(G)26~46期中国林蛙蝌蚪舌鳃骨进行染色,并观察、比较和采集图像。结果显示,中国林蛙蝌蚪的舌鳃骨由角舌骨、关联骨、鳃下骨板和鳃篮4部分构成。在变态发育中,舌鳃骨始终以软骨状态存在。G26期蝌蚪的舌鳃骨已具备完整结构,G26~G38期舌鳃骨各部分呈等速率生长,至G38期舌鳃骨达到最大;G39~G41期舌鳃骨开始自行吸收,形态略变小;G42期舌鳃骨形态已有较大变化;G43~G46期舌鳃骨的角舌骨、关联骨和鳃下骨板均发生变形与重塑,鳃篮逐渐消失,舌鳃骨发育为成体舌骨。为了适应生理功能的变化,中国林蛙蝌蚪舌鳃骨的形态结构经历了由小到大、又由大变小、最终在舌鳃骨原来位置重塑出成体舌骨的发育过程。

关键词：中国林蛙蝌蚪舌鳃骨变态发育

miR-252-5p通过靶向调控保幼激素酸甲基转移酶基因JHAMT的表达而影响果蝇变态发育

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昆虫学报 2022年第7期65卷 799-806页

作者：张泽麟嵇杰徐文雨刘卓范晓春邓昌鑫何倩毓黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院黑龙江大庆163319

【目的】保幼激素酸甲基转移酶(juvenile hormone acid methyl transferase,JHAMT)是保幼激素(juvenile hormone,JH)合成通路中的关键限速酶。本研究旨在筛选并验证靶向调控黑腹果蝇Drosophila melanogaster JHAMT转录表达的miRNA,揭示miRNA在JH生物合成中的作用机理。【方法】首先通过miRanda,TargetScan和microT-CDS在线网站对靶向黑腹果蝇JHAMT的miRNA进行预测,取3个网站均能预测到的miRNA作为候选靶向JHAMT的miRNA;利用双荧光素酶系统对候选miRNA与JHAMT的靶向关系进行验证;qRT-PCR检测候选miRNA与JHAMT在黑腹果蝇生长发育中的表达模式;利用qRT-PCR和果蝇GAL4-UAS系统分别检测黑腹果蝇咽侧体中超表达miRNA对JHAMT的表达以及对黑腹果蝇变态发育的影响。【结果】miRanda,TargetScan和microT-CDS分别预测到5,18和16个靶向JHAMT的miRNA,共同预测到4个miRNA,分别是miR-252-5p,miR-277-3p,miR-1002-5p和miR-987-5p。双荧光素酶检测结果表明,miR-252-5p mimics可显著降低野生型JHAMT 3′UTR荧光素酶报告基因载体所表达的荧光素酶活性,而JHAMT 3′UTR区中miR-252-5p结合位点突变后,该抑制作用被解除。qRT-PCR检测结果表明,miR-252-5p与JHAMT在黑腹果蝇卵、幼虫及预蛹期的转录表达模式相反。咽侧体中超表达miR-252后,可显著降低JHAMT和JH初级反应基因Kr-h1的表达水平;且表现出类似JH缺失的表型,如化蛹时间推迟、体重变轻以及蛹期死亡增加。【结论】miR-252-5p可通过靶向作用于JHAMT参与JH生物合成调控,从而影响果蝇变态发育。

关键词：黑腹果蝇 miRNA 靶基因保幼激素甲基转移酶 miR-252-5p 变态发育

鞍带石斑鱼(♀)×蓝身大斑石斑鱼(♂)杂交F1代变态发育和生长特征分析

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海洋学报 2019年第8期41卷 52-62页

作者：成美玲田永胜吴玉萍李振通张晶晶王林娜马文辉庞尊方刘成磊孙芳芳翟介明大连海洋大学水产与生命学院辽宁大连116023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室山东青岛266071 中国水产科学研究院黄海水产研究所农业农村部海洋渔业可持续发展重点实验室山东青岛266071 上海海洋大学水产与生命学院上海201306 莱州明波水产有限公司山东莱州261400

为了深入研究鞍带石斑鱼(Epinephelus lanceolatus)(♀)×蓝身大斑石斑鱼(E.tukula)(♂)杂交F1代的变态发育及生长特征,本研究对杂交组和纯种鞍带石斑鱼胚胎发育时间、受精率、畸形率、孵化率和仔稚幼鱼生长性状(全长、体长、体高、肛前... 详细信息

为了深入研究鞍带石斑鱼(Epinephelus lanceolatus)(♀)×蓝身大斑石斑鱼(E.tukula)(♂)杂交F1代的变态发育及生长特征,本研究对杂交组和纯种鞍带石斑鱼胚胎发育时间、受精率、畸形率、孵化率和仔稚幼鱼生长性状(全长、体长、体高、肛前距),以及杂交组卵黄囊和油球吸收过程,第二背鳍棘和腹鳍棘生长和收缩,口径和眼裂的变化等进行了详细的观察描述和统计分析。结果显示,在水温28℃条件下,杂交组和鞍带石斑鱼受精卵分别经21h24min和21h32min完成胚胎发育;杂交F1代受精率、畸形率和孵化率分别是89.09%±0.08%、35.16%±5.05%和62.59%±10.70%,与纯种鞍带石斑鱼无显著性差异。根据卵黄囊、第二背鳍棘、腹鳍棘、鳞片、体色等形态变化,将其胚后变态发育分为前期仔鱼(孵化后0~6d)、后期仔鱼(孵化后7~34d)、稚鱼期(孵化后35~46d)和幼鱼期(孵化后47~86d),前期仔鱼生长较缓慢,后期仔鱼到幼鱼期生长逐渐加快,86d时杂交组和对照组体长分别达(60.80±0.50)mm和(51.80±0.47)mm,杂交组生长速度极显著高于对照组(P发育时期卵黄囊消耗量为29.45%,油球消耗量为20.75%,卵黄囊在孵化后1d消耗最快,达58.70%。油球在孵化后3d消耗最快,达32.08%,孵化后第5d仔鱼卵黄囊和油球基本吸收完毕。第二背鳍棘、腹鳍棘在孵化后29d达到最长,分别是(8.15±0.02)mm和(5.80±0.10)mm,至47d完全退化,变态发育完成。第一天仔鱼眼径为(0.16±0.01)mm,至86d眼径增大22倍,第四天口裂长为(0.09±0.02)mm,至86d增大99倍。结果表明,鞍带石斑鱼(♀)×蓝身大斑石斑鱼(♂)杂交F1代胚胎和仔稚幼鱼发育正常,而且杂交F1代与母本相比具有较显著的生长优势,本研究为两种石斑鱼杂交苗种培育、发育研究和品种改良提供了丰富的数据。

关键词：鞍带石斑鱼蓝身大斑石斑鱼杂交子代仔稚幼鱼变态发育生长性状

保幼激素和蜕皮激素调控昆虫变态发育机制的进展

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基因组学与应用生物学 2021年第5期40卷 2054-2062页

作者：柳鹏飞王伟伟凌晓霏陆沁张金稳汪伟陈航中国林业科学研究院资源昆虫研究所国家林业和草原局资源昆虫培育与利用重点实验室昆明650224

变态发育是昆虫适应生态环境和气候变化的主要生存策略之一。保幼激素(juvenile hormone,JH)和蜕皮激素(20-hydroxyecdysone,20E)的相互作用主要调控昆虫组织凋亡和重建、蜕皮等变态生理活动,近年来保幼激素和蜕皮激素调控昆虫变态发育... 详细信息

变态发育是昆虫适应生态环境和气候变化的主要生存策略之一。保幼激素(juvenile hormone,JH)和蜕皮激素(20-hydroxyecdysone,20E)的相互作用主要调控昆虫组织凋亡和重建、蜕皮等变态生理活动,近年来保幼激素和蜕皮激素调控昆虫变态发育的分子机制取得了较大的进展。本研究总结了JH和20E的合成代谢、信号传递通路及基因调控的分子途径;阐述了JH-Met和20E-EcR-USP偶联及其信号传递过程、JH/Met上调抗变态因子Kr-h1的表达抑制昆虫变态发育的调控机制及其信号通路间的内在联系;对未来潜在的研究方向进行了展望,以期为资源昆虫的利用和农林业害虫的防治提供参考。

关键词：变态发育保幼激素蜕皮激素交互作用

海月水母（Aurelia coerulea）中主要毒素分子影响其变态发育的机制研究

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海月水母（Aurelia coerulea）中主要毒素分子影响其变态发育的机...

作者：高嵩钰中国人民解放军海军军医大学

学位级别：硕士

一、研究背景及目的气候变暖、海水富营养化等原因导致的全球海域水母暴发性增长被称为海洋第二大生态灾难,近些年来对人类生产生活造成了严重影响。隶属于钵水母纲(Scyphozoa)的海月水母(Aurelia sp.)是全世界最常见、也是造成海洋生... 详细信息

一、研究背景及目的气候变暖、海水富营养化等原因导致的全球海域水母暴发性增长被称为海洋第二大生态灾难,近些年来对人类生产生活造成了严重影响。隶属于钵水母纲(Scyphozoa)的海月水母(Aurelia sp.)是全世界最常见、也是造成海洋生态灾难的主要物种之一。海月水母具有世代交替的繁殖特性,水螅体为其主要的生活形式,而水母体每年仅存在2～4个月,正是由于水螅体在海月水母生活史中的重要地位,使得海月水母能够在数亿年来变化无常的环境中生存繁衍下来。所以有学者认为,水母暴发是一种迁徙行为,是对环境变化的应激反应,是水母能够持续生存、繁衍的重要策略,而从营固着生活的水螅体变态发育为营浮游生活的水母体则是这种生物迁徙行为中极为重要的一环,也是水母暴发的重要基础。既往针对水母蛰伤防控的研究主要关注于成熟水母体的毒性及蛰伤防治机制的探索,对其变态发育过程及机制研究较少。事实上,变态发育是水母生命过程中的关键事件,而横裂作为水母变态发育的起点,直接决定了其最终产生蝶状体的数量,因此,抑制早期横裂发生进而减少蝶状体释放数量是控制水母数量、减少水母暴发的重要策略。基于该事实,本研究构建了模拟现实环境的物理诱导Aurelia coerulea变态发育体系和稳定高效的化学诱导A.coerulea变态发育体系并进行多项相关研究。在比较水螅体与水母体生物毒性时我们发现,相比于水母体,A.coerulea水螅体具有更为强烈的致死毒性与溶血毒性。与此同时,多项研究也已表明,同样也是水母毒素主要活性成分的金属蛋白酶和磷脂酶等毒素分子,在家蚕、蟑螂等其他物种变态发育涉及的组织重构中也发挥了重要作用。由此我们提出,随着变态发育过程变化的生物毒素可能在水母的变态发育过程中也发挥了重要作用。基于上述背景,本研究拟通过对A.coerulea变态发育不同阶段的毒性及主要毒素活性进行评价来探究其在A.coerulea变态发育过程中的动态变化情况,通过主要毒素分子抑制剂对变态发育过程的干预效应来对在变态发育过程中发挥重要作用的毒素种类进行筛选,随后以基因组和多阶段转录组学数据库为数据基础、以生物信息学技术为引导手段,期望归纳提出在A.coerulea变态发育中发挥重要效应的信号调控网络。二、研究内容1.A.coerulea基因组构建,A.coerulea及近缘物种的比较基因组学分析。2.A.coerulea水螅体变态发育的物理和化学诱导模型的建立与评价,基于多阶段有参转录组的A.coerulea变态发育过程中主要毒素分子表达量动态变化的分析,A.coerulea变态发育过程中毒性动态变化及主要毒素活性动态变化的评价。3.主要毒素抑制剂对A.coerulea变态发育过程干预效应的评价,基于多阶段转录组的关键毒素分子及信号通路的筛选。三、研究方法(一)A.coerulea基因组构建及比较基因组学分析1.A.coerulea基因组学构建本研究通过Pacbio Sequel平台进行测序,测序深度为120×。综合利用三代测序、二代测序、10×Genomic和Hi-C对A.coerulea基因组进行组装。基因组注释主要包括重复序列注释、基因结构预测、基因功能预测和非编码RNA注释。2.A.coerulea及近缘物种的比较基因组学分析本研究的基因家族鉴定选用Ortho MCL流程,利用单拷贝基因家族序列对各家族进行MUSCLE比对,基于序列比对结果利用RAx ML软件采用极大似然法对近缘物种进行系统发育树的构建。使用PAML软件包中的mcmctree进行分歧时间估计,使用Tracer验证其收敛性。使用CAFE软件进行基因家族扩增和收缩分析。结合NR和Pfam注释确定基因家族基因,进行毒素相关基因家族的鉴定分析。(二)A.coerulea变态发育过程中毒素的动态变化1.A.coerulea变态发育物理和化学诱导体系的建立在A.coerulea水螅体实验室微观养殖体系的基础上,分别采用降温至10℃和添加化学诱导剂5-甲氧基-2-甲基吲哚的方式构建A.coerulea水螅体变态发育物理和化学诱导体系。2.基于多阶段转录组学分析变态发育过程中主要毒素分子表达量的动态变化利用本地Blast工具将基因序列与Uniprot的毒素数据库进行序列比对,利用E-value变态发育不同阶段的转录组测序原始数据,采用快速比对工具HISAT2及量化和确定表达值的工具String Tie获取A.coerulea基因组基因在不同时期的表达量,通过K-Means/K-Medians Clustering对毒素表达情况进行聚类分析。3.A.coerulea变态发育不同阶段蛋白提取物毒性及酶活性评价对A.coerulea变态发育不同阶段样本的蛋白提取物的整体动物毒性、溶血活

关键词：海月水母变态发育基因组金属蛋白酶 MAPK信号通路 PI3K-Akt信号通路

昆虫变态发育的激素和营养调控研究进展与展望

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应用昆虫学报 2019年第4期56卷 639-651页

作者：刘素宁任充华李胜广东省昆虫发育生物学与应用技术重点实验室华南师范大学生命科学学院昆虫科学与技术研究所

变态发育是促进昆虫进化和多样性形成的重要因素之一。昆虫变态发育主要受到蜕皮激素和保幼激素的协同调控,通过信号通路诱导下游基因表达,保证蜕皮、组织重塑等生理过程的正确发生。除内在激素外,外在营养物质亦可通过营养信号影响激... 详细信息

变态发育是促进昆虫进化和多样性形成的重要因素之一。昆虫变态发育主要受到蜕皮激素和保幼激素的协同调控,通过信号通路诱导下游基因表达,保证蜕皮、组织重塑等生理过程的正确发生。除内在激素外,外在营养物质亦可通过营养信号影响激素信号进而控制变态发育进程。本文主要综述了近十年来我国科研工作者在昆虫变态发育的激素和营养调控机制研究方面所取得的突出成果,并对未来潜在的研究方向进行了展望,以期对我国的害虫防治和益虫利用研究提供理论指导。

关键词：变态发育激素调控营养调控

BR-C调控家蚕及果蝇变态发育期脂质合成的分子机制研究

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BR-C调控家蚕及果蝇变态发育期脂质合成的分子机制研究

作者：何雪川西南大学

学位级别：硕士

转录因子Broad Complex(BR-C)是蜕皮激素(20-hydroxyecdysone,20E)信号转导通路中关键的初级应答基因,在昆虫幼虫的蜕皮以及幼虫到蛹的转变过程中发挥重要作用。研究表明,BR-C通过介导20E信号来调控一系列次级应答基因以及靶基因的转录... 详细信息

转录因子Broad Complex(BR-C)是蜕皮激素(20-hydroxyecdysone,20E)信号转导通路中关键的初级应答基因,在昆虫幼虫的蜕皮以及幼虫到蛹的转变过程中发挥重要作用。研究表明,BR-C通过介导20E信号来调控一系列次级应答基因以及靶基因的转录,进而在昆虫的细胞凋亡、胚胎发育、原基发育、变态发育等多种生物学过程中发挥功能。在昆虫变态发育过程中,作为能量的脂质在幼虫取食生长期间合成,在蛹向成虫的转变过程中被分解利用。尽管BR-C在昆虫生长发育过程中所发挥的功能被广泛解析,但BR-C是否参与调控昆虫变态发育期脂质代谢过程还没有研究报道。因此,探究BR-C与昆虫变态发育期的脂质代谢之间的关系,无疑将有助于完善BR-C在昆虫变态发育期的功能,同时也为激素调控昆虫变态发育提供新思路。前期研究中,通过高通量的染色质免疫共沉淀测序(Ch IP-seq)已证实核受体基因HR96为BR-C的新靶标基因。HR96在昆虫异生物质代谢、脂质稳态等方面发挥核心作用。本研究中,我们以家蚕和果蝇为研究对象,利用瞬时RNAi(RNA interference)技术、遗传挽救实验、双荧光素酶报告基因实验、染色质免疫共沉淀-PCR(Ch IP-PCR)以及凝胶阻滞分析实验(EMSA)分别从分子、细胞、个体水平上探究了BR-C是否参与昆虫变态发育期的脂质代谢,并对其分子机制进行初步解析。所得到的主要研究结果如下:1.BR-C调控家蚕及果蝇变态发育期的脂质合成我们首先利用定量RT-PCR(RT-q PCR)实验对家蚕5龄初期幼虫到化蛹两天个体的脂肪体中的BR-C表达情况进行了检测,发现家蚕脂肪体中BR-C在5龄初期表达水平较低,随后逐渐升高,到上簇第2天(W2)达到最高,进入蛹期后又逐渐降低。基于RNAi技术原理,我们合成特异的BR-C双链RNA(doulble-stranded RNA,ds RNA),在5龄5天(L5D5)和刚上簇(W0)两个时期注射家蚕个体,实现对BR-C的干涉。RT-q PCR分析显示,与对照相比,BR-C ds RNA第二次注射24 h后,BR-C的表达水平显著下调,表明BR-C被成功干涉。进一步的脂滴染色结果显示,与对照相比,BR-C的RNAi导致脂肪体细胞中脂滴减少、脂质含量降低。同时,我们在果蝇脂肪体中对BR-C进行了特异性RNAi,结果显示产卵后120 h(120 h AEL)的幼虫脂肪体细胞中也出现脂滴减少、脂质含量降低的表型。这些结果表明,BR-C参与了家蚕及果蝇变态发育期的脂代谢。结合前期研究结果,我们进一步利用RT-q PCR分析了家蚕和果蝇BR-C的RNAi对蛹变态发育初期脂质合成酶基因表达的影响。结果表明,不论是在家蚕还是在果蝇中,与对照相比,BR-C的RNAi均导致脂肪体组织中脂质合成酶基因即长链酰基辅酶A合成酶(Acsl)和磷脂酸磷酸酶(Lipin)的表达水平均显著下调。这表明BR-C参与了家蚕及果蝇变态发育期的脂质合成过程。2.BR-C通过HR96调控家蚕及果蝇变态发育期的脂质合成鉴于核受体基因HR96为家蚕BR-C的新靶标基因,并且HR96在昆虫脂质稳态中发挥重要功能,我们推测BR-C可能通过调控HR96的转录来影响变态发育期的脂质合成。为证实此推测,我们首先利用RT-q PCR实验分析了BR-C RNAi个体中HR96的表达情况;结果显示,不管是在家蚕还是在果蝇中,BR-C RNAi个体脂肪体中的HR96的表达水平均显著下调,表明HR96表达确实受到BR-C的调控。接着我们同样利用RNAi技术合成特异的HR96ds RNA,并对上簇时期的家蚕进行HR96干涉。随后的RT-q PCR分析显示,与对照相比,干涉24 h后,HR96的表达水平显著下调,表明HR96被成功干涉;对家蚕脂肪体细胞进行脂滴染色观察,结果显示HR96 RNAi导致家蚕脂肪体细胞中脂滴减少、脂质含量降低。同时,我们在果蝇脂肪体中对HR96进行了特异性干涉;与家蚕结果类似,果蝇HR96的脂肪体特异RNAi同样导致脂滴减少、脂质含量降低。进一步的RT-q PCR分析结果显示,与对照相比,家蚕和果蝇HR96的RNAi均显著下调了脂肪体中脂质合成酶基因Acsl和Lipin的表达水平。我们进一步开展了个体水平的遗传挽救实验,即在果蝇脂肪体中特异性干涉BR-C的同时过表达HR96。脂肪体细胞脂滴染色观察结果显示,与对照相比,HR96过表达能够挽救由BR-C干涉所导致的脂肪体细胞中脂滴减少、脂质含量降低的表型。不仅如此,脂肪体中脂质合成酶基因Acsl和Lipin的表达水平也同样得到恢复。以上结果证明,BR-C通过影响HR96的转录表达来调控家蚕及果蝇变态发育期的脂质合成。3.家蚕HR96对脂质合成酶基因的转录调控鉴于HR96是一种具有转录调控功能的核受体,我们进一步探究了HR96是否能直接调控脂质合成酶基因的转录。首先,我们利用

关键词：变态发育 BR-C HR96 脂质合成转录调控

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保幼激素对昆虫变态发育调控的分子机制

昆虫学报 2017年第5期60卷 594-603页

作者：何倩毓张原熙裴泽华李美鑫张旭黑龙江八一农垦大学动物科技学院黑龙江大庆163319 大庆市环保局环境监测中心站黑龙江大庆163316 黑龙江八一农垦大学食品学院黑龙江大庆163319

近年来随着保幼激素(juvenile hormone,JH)核受体Methoprene tolerant(Met)被鉴定,JH对昆虫变态发育调控的分子机制的研究取得了极大的进展。本文在介绍Met的鉴定以及分子伴侣Hsp83和核孔蛋白Nup358对Met亚细胞定位调控的基础上,重点阐... 详细信息

近年来随着保幼激素(juvenile hormone,JH)核受体Methoprene tolerant(Met)被鉴定,JH对昆虫变态发育调控的分子机制的研究取得了极大的进展。本文在介绍Met的鉴定以及分子伴侣Hsp83和核孔蛋白Nup358对Met亚细胞定位调控的基础上,重点阐述了JH-Met-Kr-h1-Br信号通路在完全变态昆虫幼虫至蛹变态过程中的作用以及JH-Met-Kr-h1-E93信号通路在不完全变态昆虫和完全变态昆虫成虫羽化过程中的作用。此外,Met与蜕皮激素(20-hydroxyecdysone,20E)受体复合物EcR/USP的结合、Tai/SRC/FISC分别与Met和EcR/USP结合形成JH功能受体和20E功能受体复合物、JH对20E下游基因E75A的诱导以及USP与JH的结合等分子间的相互作用在JH与20E的互作中所产生的影响也将逐一进行论述。本文还对JH通过膜受体激活PKC和PLC等下游信号通路而发挥生理功能的研究进展进行了概述。

关键词：保幼激素受体变态发育分子机制膜受体信号通路

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《本草纲目》中药用昆虫变态发育知识概述

生物学教学 2018年第7期43卷 66-68页

作者：高枫浙江省金华教育学院

早在明代,李时珍就已经在《本草纲目》中详细阐述了昆虫的变态发育,这些认识不仅在当时具有先进性,而且在现代也不失科学性。本文对《本草纲目》中记载的药用昆虫的变态发育知识作了概述。

关键词：《本草纲目》李时珍药用昆虫变态发育