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昆虫在漫长的进化过程中形成了复杂的嗅觉系统,并以此来感受环境中的信息化学物质,进而做出有利于自身生存和繁衍的行为反应,如寻找食物、求偶交配、定位寄主、躲避天敌等。利用昆虫这种生命活动过程中的特性采取适当的措施进行害虫防治,已成为害虫综合治理的重要手段。梨小食心虫是一种严重危害桃、梨等多种果树的世界性重要害虫,在包括我国在内的许多国家和地区猖獗发生,对果业生产造成了严重危害。目前,生产上主要依靠果实套袋和化学防治,但前者操作费工、费时,且随劳动力价格的上涨已面临严峻的挑战;化学防治则因该虫钻蛀危害,隐蔽性强而效果较差。鉴于此,研发经济高效的梨小食心虫防治新技术已成为生产中亟待解决的问题。深入研究梨小食心虫成虫嗅觉识别系统,阐明梨小食心虫与寄主植物之间信息联系的本质,必将有助于研发梨小食心虫的新型引诱剂和趋避剂,为防治梨小食心虫提供新的思路与途径。本论文从梨小食心虫成虫感受信息化合物的生理基础入手,系统研究了梨小食心虫成虫的行为习性及其日生理节律,触角感受器的形态、结构和分布;在此基础上研究了梨小食心虫成虫嗅觉识别系统的分子基础——普通气味结合蛋白和化学感受蛋白,取得的主要结果如下。1、成虫行为节律研究在人工气候箱(室温23.5~24.5℃、相对湿度60%~80%、光周期15L:9D)条件下,对梨小食心虫成虫羽化、交配及产卵行为及其日节律进行了系统观测。结果表明,梨小食心虫成虫的羽化、交配和产卵节律均具明显时间特点。成虫的羽化主要集中在05:00-10:00,此时成虫的羽化数量达总羽化数量的90%以上,其中以5:00-6:00成虫羽化率最高,显著高于其它时段;雌雄成虫求偶交配多发生在羽化后第3天,雌雄两性呈“一”字形进行交配,单次交配持续时间的平均值为22.07min,交配活动主要集中在17:00-21:00,交配发生率超过90%;雌成虫的产卵时间与雌雄成虫的交配时间基本一致,也主要集中在17:00-21:00,此时雌成虫产卵量达总产卵量的87.43%,显著高于其它时段。2、成虫触角感器研究采用扫描电镜对梨小食心虫成虫触角进行观察和研究表明,梨小食心虫成虫触角上共存在7种感器,分别为毛形感器、锥形感器、刺形感器、栓锥形感器、腔锥感器、耳形感器和B hm氏鬃毛。不同触角感器的形态构造和分布特点各异,说明其功能有别。3、普通气味结合蛋白基因的克隆和表达特性研究采用反转录多聚酶链式反应(RT-PCR)和cDNA末端快速扩增(RACE)技术,从梨小食心虫雌成虫触角组织克隆到2个编码普通气味结合蛋白(GOBP)的cDNA全长序列GmolGOBP1(Genbank登录号:JN857939)和GmolGOBP2(Genbank登录号:JN857940)。序列分析表明,梨小食心虫的2个GOBP的cDNA序列全长分别为1090bp和637bp,开放性阅读框分别为492bp和483bp,编码164和161个氨基酸残基,预测其N-末端均具由20个氨基酸残基组成的信号肽序列。梨小食心虫的2个普通气味结合蛋白基因推导的氨基酸序列与已知鳞翅目其它昆虫普通气味结合蛋白具很高同源性,但GmolGOBP1和GmolGOBP2之间的同源性仅48%,说明它们归于不同的昆虫普通气味结合蛋白类群。RT-PCR研究结果显示GmolGOBP1和GmolGOBP2均仅在雌雄成虫触角组织中特异性表达。Real-time PCR研究结果表明,GmolGOBP1在雄成虫触角的表达量较高,而GmolGOBP2在雌成虫触角的表达量较高。另外,研究发现GmolGOBP1在雌雄两性触角及GmolGOBP2在雌虫触角中明显的上调表达均发生在光期的末段及整个暗期,而雄成虫触角中GmolGOBP2在整个光周期各时段表达量相似,据此结果,对GmolGOBP1和GmolGOBP2可能的生理功能进行了探讨。4、化学感受蛋白基因的克隆及序列分析采用RT-PCR和RACE技术克隆了梨小食心虫化学感受蛋白基因GmolCSP(GenBank登录号:JQ821389)。GmolCSP开放性阅读框全长384bp,编码127个氨基酸,N-末端含18个氨基酸组成的信号肽序列,成熟蛋白预测分子量为12.80kD,等电点为8.33,且GmolCSP具有4个保守半胱氨酸,符合昆虫化学感受蛋白的一般特征。通过序列相似性及系统发育树分析,GmolCSP与云杉卷蛾Choristoneura fumiferana(CfumCSP3)亲缘关系最近,相似性为73%其次是烟芽夜蛾Heliothis virescens(HvirCSP2),相似性为68%,与其他昆虫仅有34~46%的相似性。RT-PCR研究结果显示,GmolCSP不仅在梨小食心虫触角中表达,在去触角的头,胸、腹、足和翅中均有表达。5、普通气味结合蛋白2与化学感受蛋白基因的原核表达在成功克隆梨小食心虫普通气味结合蛋白(GmolGOBPs)和化学感受蛋白(GmolCSP)基因的基础上,将GmolGOBP2和GmolCSP与原核表达载体pET-32a进行重组,在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,Western Blots结果显示,大肠杆菌中表达的蛋白正是pET/GmolGOBP2和pET/GmolCSP重组蛋白,从而实现了GmolGOBP2和GmolCSP在大肠杆菌中的表达。异源表达的实现为今后研究蛋白功能及提示梨小食心虫嗅觉识别系统奠定了良好基础。