【摘 要】
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昆虫很大程度上依靠灵敏的嗅觉系统来识别环境中的关键化合物,从而调控了一系列重要的生命活动,例如寄主的搜寻与定位,觅食,寻找配偶以及产卵场所。气味受体在昆虫嗅觉识别化学线索中尤为重要,因此进行气味受体的鉴定和功能研究有助于揭示昆虫的嗅觉识别机制。反向化学生态学是以嗅觉基因为靶标,高通量筛选出调控昆虫嗅觉行为的活性化合物,极大的提高了精准筛选昆虫行为调控剂的效率。本研究以大灰优蚜蝇为研究对象,对气味受
【基金项目】
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深圳市科技计划（项目编号KQTD20180411143628272）； 重点研发政府间国际科技创新合作重点专项:天敌昆虫食蚜蝇定向引诱剂的开发以及在有机农业生产中的应用（2019YFE0105800）；
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昆虫很大程度上依靠灵敏的嗅觉系统来识别环境中的关键化合物,从而调控了一系列重要的生命活动,例如寄主的搜寻与定位,觅食,寻找配偶以及产卵场所。气味受体在昆虫嗅觉识别化学线索中尤为重要,因此进行气味受体的鉴定和功能研究有助于揭示昆虫的嗅觉识别机制。反向化学生态学是以嗅觉基因为靶标,高通量筛选出调控昆虫嗅觉行为的活性化合物,极大的提高了精准筛选昆虫行为调控剂的效率。本研究以大灰优蚜蝇为研究对象,对气味受体系统发育树进行分析,明确大灰优蚜蝇气味受体的保守分支。以反向化学生态学为研究思路,通过PCR技术克隆保守的气味受体基因;利用实时荧光定量PCR明确该基因在大灰优蚜蝇组织和性别中的表达模式;利用爪蟾卵母细胞表达系统结合双电极电压钳技术进行气味受体的体外功能研究,明确相关气味配体;利用触角电位技术以及Y-型嗅觉仪试验进一步测定大灰优蚜蝇对气味配体的电生理和行为反应。阐明大灰优蚜蝇嗅觉识别的分子机制,为筛选和开发高效的食蚜蝇引诱剂提供理论依据。主要研究结果如下:1.鉴定并克隆了大灰优蚜蝇气味受体进化树中保守分支的OR。系统发育分析结果显示大灰优蚜蝇Ecor OR4与果蝇气味受体Dmel OR13a等双翅目昆虫的同源受体聚在一起,是保守的受体分支。克隆并获得Ecor OR4基因的全长序列,核苷酸序列长度为1275bp,编码424个氨基酸。序列分析结果显示,Ecor OR4与食蚜蝇科和实蝇科昆虫中的同源受体均具有7个跨膜结构域,氨基酸序列同源性为53.88%-80.13%,进一步表明该分支的序列保守性较高。2.分析了Ecor OR4基因的组织表达模式。实时荧光定量PCR结果显示,Ecor OR4基因在大灰优蚜蝇雌、雄虫触角中高表达,而在头（去除触角）、胸腹、和足中几乎不表达,并且Ecor OR4基因在雌、雄虫之间的表达量并无显著差异。3.鉴定了Ecor OR4的体外功能。双电极电压钳记录结果显示,大灰优蚜蝇气味受体Ecor OR4的反应结合谱窄,仅对1-辛烯-3-醇具有强烈的反应,反应平均值为259.05±27.96 n A,对乙酸叶醇酯、（顺式）-3-己烯-1-醇和（顺式）-2-已烯-1-醇只有微弱的反应,而对其它37种供试化合物无任何反应。研究表明,气味受体Ecor OR4可能是大灰优蚜蝇识别1-辛烯-3-醇的主要受体。4.测试了大灰优蚜蝇对1-辛烯-3-醇的触角电位反应。结果表明,5个不同浓度（0.01μg/μL至100μg/μL）的1-辛烯-3-醇均能激活交配前后大灰优蚜蝇的触角电位反应,且随着浓度的增加反应逐渐增大。1-辛烯-3-醇引起的EAG反应在未交配的大灰优蚜蝇雌、雄触角之间均无显著差异。而在交配后的大灰优蚜蝇中,1-辛烯-3-醇引起雌虫的EAG反应均显著地高于雄虫的EAG反应。在交配前后的大灰优蚜蝇雌虫中,交配后雌虫对浓度为100μg/μL、10μg/μL和1μg/μL的1-辛烯-3-醇的反应显著高于未交配雌虫,而交配前后雌虫对浓度为0.1μg/μL和0.01μg/μL的1-辛烯-3-醇的反应之间均无显著差异。5.明确了大灰优蚜蝇对1-辛烯-3-醇的行为反应。行为试验结果显示,浓度为0.1mol/L的1-辛烯-3-醇对已交配雌虫具有显著的引诱作用,而对未交配雌、雄虫和已交配雄虫没有显著的引诱作用。
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