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Miao Jin
Author with expertise in Structure and Function of Nicotinic Receptors
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An axonal brake on striatal dopamine output by cholinergic interneurons

Yan-Feng Zhang et al.Feb 21, 2024
Summary Depolarisation of distal axons is necessary for neurons to translate somatic action potentials into neurotransmitter release. Studies have shown that striatal cholinergic interneurons (ChIs) can directly drive ectopic action potentials in dopamine (DA) axons and trigger DA release. However, here we show that this action occurs within a broader context of axonal signal integration whereby activation of ChIs and depolarisation of DA axons by nicotinic receptors (nAChRs) limits the subsequent depolarisation and release of DA in response to ensuing activity. We demonstrate that activation of ChIs and nAChRs in ex vivo mouse striatum, even when it does not trigger DA release that is detectable by fast-scan cyclic voltammetry, limits DA release for ∼100 ms by depressing subsequent axonal depolarisation and calcium summation. This axonal brake on DA release is stronger in dorsal than ventral striatum, and is unrelated to DA depletion. In vivo , antagonism of nAChRs in dorsal striatum elevated extracellular DA levels and promoted conditioned place-preference, underscoring its physiological relevance. Our findings reveal that under physiological conditions in vivo, ChIs acting via nAChRs dynamically attenuate DA output driven by DA neuron activity, leading to a predominantly inverse relationship between ACh and DA signalling that varies continuously with ChI activity.
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Phenological matching drives wheat pest range shift under climate change

Yuqing Wu et al.Apr 22, 2019
Shifting geographical ranges of crop pests and pathogens in response to climate change pose a threat to food security. The orange wheat blossom midge (Sitodiplosis mosellana) is responsible for significant yield losses in China, the world's largest wheat producer. Here we report that rising temperatures in the North China Plain have resulted in a mean northward range shift of 3.3 deg (58.8 km per decade) from the 1950s to 2010s, which accelerated to 91.3 km per decade after 1985 when the highly toxic pesticide hexachlorocyclohexane (HCH) was banned. Phenological matching between wheat midge adult emergence and wheat heading in this new expanded range has resulted in greater damage to wheat production. Around $286.5 million worth of insecticides were applied to around 19 million hectares in an attempt to minimize wheat midge damage to crops between 1985 and 2016. Despite use of these pesticides, wheat midge caused losses of greater than 0.95 million metric tons of grain during this period. Our results demonstrate the potential for indirect negative impacts of climate change on crop production and food security, and constitute the first large scale example of plant pest range shift due to global warming.