红脉穗螟性信息素识别机制研究与应用初步

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红脉穗螟Tirathaba rufivena Walker是槟榔Areca catechu的主要害虫,以幼虫蛀食槟榔花和果为害,一年发生多世代而且具有世代重叠和周年连续发生为害等特点。由于槟榔树花果位置高,而且红脉穗螟幼虫隐蔽在花苞中,普通化学防治方法未能达到防治效果,故利用性信息素来诱集防控成虫是理想的治理策略之一。本文对红脉穗螟的求偶行为节律进行研究,利用气相色谱-质谱联用技术红脉穗螟成虫性信息素成分进行鉴定,采用高通量测序技术获取了红脉穗螟转录组数据,用生物信息学方法鉴定嗅觉相关基因,通过体外原核表达、荧光竞争结合实验和分子对接实验对红脉穗螟的气味结合蛋白4(odorant-binding protein 4 of T.rufivena,Truf OBP4)的结合特性进行了研究,然后对与Truf OBP4结合能力强的化合物进行电生理和嗅觉行为活性分析,为探索该虫的绿色防控新技术提供理论基础。主要研究结果如下:1.红脉穗螟雄成虫主导求偶行为,具有明显的释放性信息素的行为,求偶行为主要发生在暗期,求偶率在暗期第9 h达到最大值,随后开始下降。2.采用溶剂浸泡法和GC-MS法对红脉穗螟雄性性信息素提取和测定,共鉴定出15种化合物。其中烯萜类物质1种,醇类物质1种、酯类物质1种、酮类物质1种、苯酚类物质2种、烷烃类物质9种。3.从红脉穗螟转录组中鉴定到13个具有完整开放阅读框(ORF)的气味结合蛋白(odorant-binding protein,OBP)。Truf OBP4基因ORF全长为450bp,编码蛋白149个氨基酸,分子量为16454.84 Da,等电点为4.98,其N端具有19个氨基酸残基的信号肽,包含6个保守的半胱氨酸位点,属于Classic OBP。4.实现了Truf OBP4的体外表达,通过荧光竞争实验和分子对接实验测定了Truf OBP4与15种配体化合物的结合能力。结果显示Truf OBP4与植酮、2,4-二叔丁基苯酚、香兰素和二十一烷有强结合能力,解离常数分别是7.53±1.14μmol/L、7.15±0.66μmol/L、18.15±2.17μmol/L和20.37±4.5μmol/L;与其它10种配体有弱结合能力,和植基乙酸酯不结合。5.红脉穗螟雌成虫对性信息素的电生理反应结果,香兰素、植酮和二十一烷引起的红脉穗螟雌成虫触角相对电位反应强,从室内行为反应结果来看,二十一烷和植酮具有引诱活性,香兰素具有趋避活性。本研究对红脉穗螟的雄性信息素进行了提取和鉴定,并从分子生物学的角度去探究了红脉穗螟识别性信息素气味分子的识别机制,为红脉穗螟监测与防治提供理论依据。
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