昆虫有着极发达的嗅觉系统,藉此识别环境中大量的化学信息并做出相应的生理和行为反应,如逃避天敌,寻找食物源、配偶和产卵场所等。在昆虫嗅觉感受器腔内发现两种可溶性蛋白：气味结合蛋白(odorant-binding proteins, OBPs)和化学感受蛋白(chemosensory proteins, CSPs)。CSPs是一类新的蛋白,可能与昆虫识别外界化学信息有关,但其确切的生理功能仍未知。本文基于棉蚜Aphis gossypii转录组数据,克隆得到了7条编码化学感受蛋白(AgosCSP)的cDNA序列,测定了棉蚜化学感受蛋白的时空表达谱,并利用蛋白体外表达技术及荧光竞争结合实验探讨了AgosCSPs的生理功能。结果如下。1.棉蚜化学感受蛋白的基因克隆及序列分析结合转录组数据分析并利用同源性较高的cDNA序列和RACE技术,克隆了棉蚜7个CSP基因的全长cDNA序列。7个基因分别命名为分别命名为AgosCSP1(GenBank登录号：KC017750)、AgosCSP2(GenBank登录号：KC017751)、AgosCSP3(GenBank登录号：KJ451424)、AgosCSP4(GenBank登录号：KJ451425)、AgosCSP8(GenBuck登录号：KC017753)、AgosCSP13(GenBack登录号：FJ387488)、AgosCSP 17(GenBank登录号：KC017754)。序列分析表明,所有CSP均具有典型CSP的序列特征,其中包括4个保守的半胱氨酸位点。2.棉蚜化学感受蛋白动态时空表达分析采用qRT-PCR技术对AgosCSPs在不同时期、不同虫态的棉蚜中mRNA的表达量进行了分析,同时选取秋蚜无翅成虫作为材料研究了AgosCSPs在秋蚜不同组织中的分布情况。试验结果表明AgosCSPs表达分布较广泛,在不同时期不同组织中都有表达,且表达是有差异的。推测其可能执行者各种不同的生理功能。其中AgosCSP1在秋蚜无翅成虫的表达量较高,结合其在足中表达量显著高于其他组织,推测其在寄主定位中有作用；AgosCSP2在越冬寄主木槿树上的棉蚜中相对表达量较其他时期的棉蚜低,在取食棉花的伏蚜和秋蚜中表达量较高,推测该基因与棉蚜对寄主适应性有关。而AgosCSP2在相同时期、寄主相同的棉蚜若虫中相对表达量高于成虫表达量,暗示该基因主要参与棉蚜若虫对寄主的适应过程；AgosCSP3在苗蚜无翅型表达量要显著高于在其他时期,暗示该基因可能涉及对苗蚜无翅成虫和无翅若虫的行为影响。3.棉蚜化学感受蛋白的体外表达及纯化将PCR扩增的AgosCSPs目的产物连接到带有与特异性引物相同酶切位点的表达载体pGEX-4T-1中,构建pGEX-4T-1/AgosCSPs重组表达载体。并选择BL21(DE3)作为表达菌株,通过IPTG诱导进行原核表达。经分析,表达出的蛋白全部为可溶性,经亲和层析、凝血酶处理后纯化出6个高纯度的棉蚜CSP蛋白。4.棉蚜化学感受蛋白与配体结合能力分析利用荧光竞争结合实验的方法测定了棉蚜CSP蛋白对包括棉蚜报警信息素在内的85种化学信息素的结合能力。试验结果表明仅有AgosCSP1与1-氨基蒽和β-紫罗兰酮较强的结合能力,结合常数Ki值分别为2.43 μmol·L-1和22.67 μmol·L-1推测其在寄主定位中起一定的作用。而其他蛋白对不同的气味物质有一定的结合能力,但结合能力都很弱,推测部分AgosCSPs承担着除嗅觉作用以外的更为复杂的生理功能,从而调节调节昆虫的生理节奏或者生长发育。