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长足大竹象Cyrtotrachelus buqueti(鞘翅目:象虫科)是为害竹类植物的蛀干害虫,在我国丛生竹南方栽培区多有发生,严重制约了竹产业的发展,但该虫也是一种可观赏和食用的资源昆虫。目前,对长足大竹象的防治措施主要是以化学防治和人工捕捉为主,不但防治效果欠佳,而且化学防治容易污染环境和产生药害,且不能变害为利,实现长足大竹象的资源化管理。昆虫具有发达的嗅觉感受器,能够识别外界环境中多种信号物质以寻偶觅食,而感觉神经元膜蛋白SNMPs是昆虫嗅觉感器中一类重要的嗅觉感受相关蛋白,在昆虫识别外界气味物质的过程中发挥了重要作用。因此,深入研究SNMPs的功能对弄清昆虫嗅觉感受机制,从而绿色防控害虫具有深远意义。本文基于长足大竹象转录组数据库(Gen Bank number:SAMN06176790),克隆得到了一个感觉神经元膜蛋白基因Cbuq SNMP1b,并分析了该基因的系统进化关系;通过实时荧光定量q PCR技术对长足大竹象不同组织部位和发育阶段的Cbuq SNMP1b表达情况进行分析;完成了Cbuq SNMP1b的原核表达与纯化;利用Discovery Studio2019软件进行了Cbuq SNMP1b的同源建模,以及Cbuq SNMP1b与性信息素结合蛋白及气味分子的分子对接,预测了关键结合位点及结合作用力,通过酵母双杂交实验验证Cbuq SNMP1b与Cbuq PBP2的相互作用情况,主要结果如下:1、基于转录组数据并通过RT-PCR技术克隆得到长足大竹象感觉神经元膜蛋白基因Cbuq SNMP1b(Gen Bank number:OM908752)。其具有1605 bp的开放阅读框,编码534个氨基酸,蛋白分子量为60.96 k Da,理论等电点为8.30。Cbuq SNMP1b是一类具有CD36蛋白家族的典型特征的碱性亲水蛋白,N末端无信号肽,包括两个跨膜结构域和一个含有六个保守的半胱氨酸残基的大胞外环。系统发育树的结果表明Cbuq SNMP1b属于SNMP1亚家族,与鞘翅目象虫科昆虫同源性较高,为62.07%~79.17%,亲缘关系也最近。2、qPCR结果表明,不同组织部位,CbuqSNMP1b在成虫触角中表达量最高,在足和翅中表达量较少,触角与其它部位呈显著差异,且雄虫均高于雌虫;不同发育阶段,Cbuq SNMP1b在成虫中表达量最高,蛹期表达量较少,老熟幼虫期(5龄)表达量微弱,低龄幼虫期(2龄)和卵期几乎不表达,成虫与其它时期呈显著差异,且雄虫高于雌虫。推测CbuqSNMP1b可能在雄虫觅偶过程中发挥作用。3、成功构建原核表达质粒CbuqSNMP1b-pET-28a(+),导入大肠杆菌Rosetta(DE3)感受态细胞中,经过诱导成功表达Cbuq SNMP1b重组蛋白,SDS-PAGE显示其主要在包涵体中表达,纯化得到51 k Da左右的重组蛋白。纯化蛋白与15种气味物质进行荧光竞争结合实验,结果表明:Cbuq SNMP1b能够与4种虫体挥发物有效结合。其中,CbuqSNMP1b与邻苯二甲酸二丁酯(DBP)结合能力最强,解离常数为9.03μmol/L;Cbuq SNMP1b与邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DOP)和苯并噻唑结合能力较强,解离常数分别为15.53μmol/L、11.59μmol/L,Cbuq SNMP1b与苯酚具有较弱的结合能力,解离常数为20.95μmol/L。4、利用Discovery Studio2019软件构建了CbuqSNMP1b模型,其具有六个保守的半胱氨酸残基(CYS279,CYS308,CYS344,CYS346,CYS352,CYS363),形成三对二硫键(CYS279-CYS344,CYS308-CYS363,CYS346-CYS352)。蛋白-蛋白分子对接结果表明,复合物形成的主要驱动力为范德华力,两个复合物之间疏水(非极性)率分别为48.01%和45.03%,存在较多的疏水界面,能够维持结构稳定性;CbuqSNMP1b-Cbuq PBP1复合物结合界面主要作用力为7个短强氢键,Cbuq SNMP1b-Cbuq PBP2复合物为9个短强氢键,Cbuq SNMP1b-Cbuq PBP2复合物作用力更强,空间结构更稳定。蛋白-气味分子对接结果表明,Cbuq SNMP1b与DBP结合形成了2个短强氢键;与DOP形成了1个短强氢键;与己酸乙酯和苯并噻唑未形成短强氢键。因此Cbuq SNMP1b与DOP和DBP结合能力更好,形成的复合物更稳定,推测Cbuq SNMP1b在气味分子识别过程中可能发挥作用。5、用酵母双杂交系统研究CbuqSNMP1b和CbuqPBP2的互作情况,经过诱饵质粒毒性检测、自激活检测、功能验证后将诱饵重组质粒SNMP-p BT3-N和猎物重组质粒PBP2-p PR3-N共转化NMY51酵母菌株,涂板发现TDO/3’AT 5 m M和QDO平板均不生长菌落,说明在当前验证系统SNMP-p BT3-N和PBP2-pPR3-N之间没有相互作用,CbuqSNMP1b和CbuqPBP2之间不能结合或结合力很弱。