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桑螟Glyphodes pyloalis Walker是桑树重大害虫,可在短时间内暴发成灾,严重制约我国蚕桑产业发展。长期施用化学农药防治桑螟,导致桑螟抗药性剧增、桑园环境污染以及家蚕药害等问题频发。因此,开发绿色高效的桑螟防治新手段迫在眉睫。近年来,以引诱技术和寄生蜂防治为代表的绿色害虫防治手段日益得到重视并逐步推广应用,其核心均基于深刻揭示昆虫对气味物质的识别与感知机制、明确响应行为的靶标气味分子,继而成功应用于害虫引诱剂或寄生蜂产品的开发。迄今,已鉴定出一大批昆虫嗅觉基因,并对其功能进行了深入解析。然而,针对桑螟及其寄生蜂的嗅觉相关研究尚未系统开展,极大地限制了桑螟新型绿色治理手段的开发。本研究通过气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）检测桑叶挥发物的化学成分;基于触角转录组鉴定获得关键嗅觉基因,体外表达纯化桑螟及其寄生蜂的气味结合蛋白（odorant-binding proteins,OBPs）,并分析它们与桑叶挥发物的结合特性;采用分子动力学（molecular dynamics,MD）模拟分析OBPs与配体的结合模式,明确结合的关键氨基酸位点,并利用昆虫嗅觉仪分析桑螟对气味物质的行为选择反应。研究结果可为全面揭示桑螟及其寄生蜂的嗅觉分子机制提供重要参考,也可为开发基于昆虫嗅觉的新型害虫防治策略奠定理论基础。主要研究结果如下:1.在桑树（育71-1）叶片中鉴定桑叶挥发物的化学成分,并分析了桑螟OBPs蛋白与桑叶挥发物的结合特性,明确了桑螟虫害桑叶挥发物成分十六醛能够显著吸引桑螟雄蛾。通过顶空固相微萃取（solid phase microextraction,SPME）与GC-MS检测,分别鉴定健康桑叶挥发物与桑螟虫害桑叶挥发物的化学成分。结果显示,α-蒎烯和β-蒎烯均是健康和虫害桑叶的主要挥发物,而β-罗勒烯、2-十五烷酮和十六醛是桑螟虫害桑叶的挥发物。利用原核表达体系,体外表达纯化获得2个桑螟的普通气味结合蛋白（general odorant-binding proteins,GOBPs）Gpyl GOBP1与Gpyl GOBP4。通过荧光竞争结合实验分别测定了它们与56种配体的结合特性,Gpyl GOBP1可以与3种植物挥发物结合,与桑螟虫害桑叶挥发物十六醛的结合能力最强（Ki=2.29±0.18μM）;Gpyl GOBP4可以与桑叶挥发物对特辛基苯酚等4种植物挥发物结合,且与植物挥发物法尼醇的结合能力最强（Ki=2.12±0.03μM）。行为选择实验显示,桑螟雄蛾能够被桑螟虫害桑叶挥发物十六醛显著吸引,暗示桑螟幼虫对桑树的危害与桑螟成虫对寄主植物的行为选择之间存在联系,同时表明桑螟Gpyl GOBP1是其识别桑叶挥发物十六醛的关键靶标蛋白。2.利用分子动力学模拟探究了桑螟Gpyl GOBP1和Gpyl GOBP4蛋白与配体的结合模式,同时结合实验分析了关键氨基酸残基的突变对蛋白结合能力的影响,通过理论模拟与具体实验共同明确了桑螟Gpyl GOBP1和Gpyl GOBP4蛋白与配体结合的关键位点。利用同源建模分别构建了桑螟Gpyl GOBP1与Gpyl GOBP4蛋白的三维模型,利用分子动力学模拟探究Gpyl GOBP1和Gpyl GOBP4蛋白与配体的结合模式。通过分子力学/泊松-玻尔兹曼表面积法（molecular mechanics/Poisson-Boltzmann surface area,MM/PBSA）计算的复合体结合自由能均大于-20 kcal/mol,其中范德华力提供的能量贡献最大,静电相互作用与非极性溶剂化的能量贡献较弱,而极性溶剂化能则阻碍了复合体的形成与稳定。全氨基酸能量分解与计算丙氨酸扫描（computational alanine scanning,CAS）显示Gpyl GOBP1与Gpyl GOBP4的Phe12残基是它们与配体结合的重要氨基酸残基。利用定点突变手段构建突变体OBPs重组质粒,表达纯化获得突变体Gpyl GOBP1-F12A和Gpyl GOBP4-F12A蛋白。荧光竞争结合实验显示,Gpyl GOBP4-F12A与β-紫罗兰酮的结合能力显著降低,2个突变体蛋白与其余配体则直接丧失结合能力,说明Gpyl GOBP1和Gpyl GOBP4蛋白的Phe12残基均是它们与配体结合的关键位点。3.基于转录组测序技术与生物信息学分析,鉴定桑螟寄生蜂触角关键嗅觉基因。分别从桑螟寄生蜂混腔室茧蜂Aulacocentrum confusum和桑蟥聚瘤姬蜂Iseropus（Gregopimpla）kuwanae的触角转录组中鉴定出84个和122个嗅觉基因,分别包括11个混腔室茧蜂OBPs（Acon OBPs）基因和11个桑蟥聚瘤姬蜂OBPs（Ikuw OBPs）基因。组织表达谱显示,9个混腔室茧蜂Acon OBPs（Acon OBP1-7、9和11）基因在其触角中高度表达,相对表达量可达1.6万倍;而7个桑蟥聚瘤姬蜂Ikuw OBPs（Ikuw OBP1-3、5、9-11）基因在其触角中高度表达,相对表达水平可达35万倍。利用原核表达并纯化获得在桑蟥聚瘤姬蜂雌性触角和产卵器中均高度表达的Ikuw OBP6蛋白,通过荧光竞争结合实验测定了Ikuw OBP6蛋白分别与56种配体的结合特性,结果显示Ikuw OBP6仅与桑叶挥发物对特辛基苯酚具有结合能力（Ki=35.24±1.18μM）。上述结果表明,桑螟寄生蜂OBPs基因具有典型的触角表达特异性,暗示它们在桑螟寄生蜂触角中潜在的嗅觉功能;Ikuw OBP6蛋白可能是桑蟥聚瘤姬蜂识别桑叶挥发物的关键靶标蛋白,在其完成寄主定位过程中发挥重要的调控作用。综上,本文首次在桑叶中鉴定桑叶挥发物的化学成分,并分别探究了桑螟及其寄生蜂OBPs蛋白与桑叶挥发物的结合特性,明确了能够显著吸引桑螟雄蛾的桑叶挥发物成分,为进一步建立利用引诱剂或寄生蜂产品防治桑螟的新策略提供理论支持。