蝗虫化学感器的细微结构及气味分子结合蛋白的表达

摘要

为了研究东亚飞蝗Locustamigratoriamanilensis触角、下唇须、气味分子结合蛋白(odorant-bindingprotein，OBP)以及化学感受蛋白(chemosensoryproteins，CSPs)的功能，我们利用光学显微镜、扫描和透射电子显微镜观察了两种感觉器官化学感器的分布与细微结构；采用分子生物学和免疫细胞化学方法研究了东亚飞蝗和沙漠蝗Schistocercagregaria的一大类与化学感受相关的可溶性结合蛋白——OBP和CSPs在感觉器官中表达与分布；并且记录了触角和下唇须的电生理反应。主要结果如下： Ⅰ.化学感器的细微结构飞蝗触角上有4种类型的化学感器，分别是锥形感器、毛形感器、腔锥形感器和刺形感器。锥形感器的单表皮壁较薄，壁上多孔。毛形感器单壁，壁孔相对较少。腔锥形感器位于触角表面下的凹陷中，感器表皮形成纵脊，双表皮壁，有轮辐状的孔穿过。刺形感器壁厚无孔，仅在感觉毛顶端有大的单孔。 下唇须第四节(末节)顶端具有一个半球形的感受区域，其上分布的主要是刺形感器(约占98％)和几个锥形感器(约占2％)。刺形感器又被分为3个亚型，分别含有6个、7个和10个神经元。 Ⅱ.气味分子结合蛋白的表达克隆测序得到沙漠蝗一条新CSP序列——SgreCSP-Ⅲ，与蝗虫其它CSPs序列相似性较低。在荧光结合试验中显示出与N-苯基萘胺(N-phenyl-1-naphthylamine，1-NPN)亲和性较强。 免疫细胞化学实验显示，OBP表达在触角的毛形和锥形感器以及下唇须的锥形感器淋巴液中，而CSP-Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ表达在刺形感器的外淋巴腔以及触角表皮和上皮细胞之间的间隔中。与触角相同，跗节的刺形感器也有CSP-Ⅰ的表达。下唇须3种亚型的刺形感器都表达CSP-Ⅰ，然而它们不表达CSP-Ⅱ。 Ⅲ.电生理学记录在来源于东亚飞蝗粪便挥发物成分的5种人工合成化合物中，2-己烯醛、2-庚酮和环己醇能引起相对较强的触角反应。触角对于各种刺激具有不同的反应模式。触角对于己醛的敏感度适中。壬醛几乎不能刺激触角产生反应。触角对麦苗汁液的挥发性刺激几乎没有反应。5种化合物和麦苗汁液挥发物都不能引起下唇须任何明显的反应。 我们综合使用结构学、分子生物学、免疫细胞化学和电生理学的方法研究蝗虫感觉器官的化学感受功能。触角和下唇须化学感器的不同结构显示它们的生理功能有一定差异，电生理研究结果也支持了这样的区别。免疫定位表明OBP应该与嗅觉感受有关，而CSPs的功能还不清楚。锥形和毛形感器是典型的嗅觉感器。下唇须也分布有少量的锥形感器，所以应该具有一些嗅觉感受的功能。这种功能可能非常微弱，电生理实验无法记录。下唇须多种亚型的刺形感器显示出其比触角的具有更敏感的接触化学感受功能。

目录

文摘

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引言

第一章文献综述

第二章飞蝗触角化学感器的细微结构

第三章飞蝗下唇须化学感器的分布与细微结构

第四章沙漠蝗化学感受蛋白新序列的鉴定

第五章气味分子结合蛋白在蝗虫化学感器中的表达

第六章飞蝗感觉器官的电生理研究

第七章结论与讨论

参考文献

致谢

作者简历