苹果蠹蛾触角转录组分析与性信息素受体功能鉴定

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:smtl520
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昆虫作为地球上分布最广的生物群体之一,在长期进化过程中形成了灵敏的嗅觉系统,从而保证它们在气味物质复杂的生存环境中完成各种重要的生命活动,包括:寻找配偶、搜寻食物、定位寄主和产卵地以及躲避天敌等。鳞翅目昆虫使用性信息素完成求偶和交配行为,使得利用人工合成性信息素监测和防治鳞翅目害虫成为可能。以性信息素为基础的诱集和迷向技术在苹果蠹蛾(Cydia pomonella)的防治中广泛应用。在我国,苹果蠹蛾不仅是重要的入侵物种,同时也是检疫性有害生物,主要危害苹果、梨、核桃等,给我国水果行业发展造成巨大经济损失。随着苹果蠹蛾对多种杀虫剂抗药性的增加,利用性信息素的交配干扰技术在苹果蠹蛾的防治中起到越来越重要的作用。尽管该技术在该害虫防治中广泛应用,但苹果蠹蛾对性信息素的化学感受机制仍不清楚。在性信息素的识别过程中,性信息素受体发挥关键作用,研究该基因的功能,有助于了解苹果蠹蛾感受性信息素的分子机制,对开发绿色高效的害虫防治手段具有重要意义。本研究以苹果蠹蛾为研究对象,通过分子生物学、生物信息学以及电生理学等研究方法,对苹果蠹蛾触角中嗅觉相关基因进行鉴定并对性信息素受体的体外功能进行探究,以下为研究结果:1.苹果蠹蛾触角转录组分析及嗅觉相关基因鉴定苹果蠹蛾嗅觉相关基因鉴定是研究嗅觉识别机制的基础,通过利用第二代转录组测序技术对苹果蠹蛾触角转录组进行测序,结合生物信息学分析,共鉴定了66个气味受体(odorant receptor,ORs)、26个离子型受体(ionotropic receptor,IRs)、14个味觉受体(gustatory receptor,GRs)、35个气味结合蛋白(odorant binding protein,OBPs)、16个化学感受蛋白(chemosensory protein,CSPs)和2个感觉神经元膜蛋白(sensory neuron membrane protein,SNMPs)。2.苹果蠹蛾性信息素受体表达模式及体外功能探究本研究对苹果蠹蛾的4个性信息素受体(CpomOR1、CpomOR2a、CpomOR5、CpomOR7)进行表达模式及体外功能探究。结果显示,这4个性信息素受体都仅在触角中表达,并且CpomOR1、CpomOR5、CpomOR7均为雄虫触角特异表达,而CpomOR2a在雌虫触角中的表达量约为雄虫触角的50%左右。利用爪蟾卵母细胞异源表达系统结合双电极电压钳技术对这4个PR的功能进行探究,结果表明,CpomOR2a和CpomOR5均能被苹果蠹蛾的次要性信息素组分E8,E10-12碳二烯醇乙酸酯((E,E)-8,10-dodecadien-1-yl acetate)所激活。剂量反应结果表明,CpomOR5比CpomOR2a对这种成分更加敏感,它们的EC50值分别为EC50=1.379×10-8 M和EC50=1.663×10-66 M。CpomOR1和CpomOR7对测试的性信息素组分均无反应。上述结果不仅有利于我们理解苹果蠹蛾性信息素通讯的复杂分子神经机制,并且为筛选新型高效的苹果蠹蛾行为调控剂,发展新型绿色防控技术提供了理论基础。
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