绿盲蝽化学感觉分子机制的研究

摘要

随着BT棉在中国的商业化种植，绿盲蝽等刺吸式昆虫逐渐演变为棉花的主要的害虫。研究绿盲蝽与棉花的信息交流具有重要的农业和经济意义。绿盲蝽主要通过嗅觉和味觉来感知棉花的信息化合物。使用分子生物学方法研究昆虫的嗅觉和味觉系统机制已是研究的热点。本实验用分子生物学方法对绿盲蝽的化学感觉机制进行研究，主要结果如下：
　　 1.分别构建了绿盲蝽羽化后3天的喙和腿的cDNA文库。
　　 2.通过对文库的EST序列进行了生物信息学分析，得到了4个气味结合蛋白和4个化学感受蛋白基因的全长序列，命名为AlucOBP3-6(GenBank登录号：JN573221-JN573224)和AlucCSP1-4(GenBank登录号：JN573217-JN573220)。
　　 3.使用qPCR方法对筛选出的基因在雌雄虫不同组织的表达水平进行了研究，结果表明，AlucOBP3和AlucCSP1在雌虫触角中特异表达：AlucOBP4和AlucCSP2、AlucCSP3在雌虫翅膀特异表达；AlucOBP5只在雌虫腹部和雄虫腿部表达，且雄虫腿部相对表达水平较高；AlucOBP6在雄虫喙和翅膀里相对表达量较高。AlucCSP4除在雄虫翅膀相对表达量较高外，其他组织内都有表达。
　　 4.使用原核表达技术对AlucOBP3-AlucOBP6进行表达，纯化后的蛋白使用荧光光谱法研究其与58种气味及5种棉花次生代谢的结合特征，结果发现AlucOBP3与苯甲醇、乙酸苄酯、乙酸苯乙酯、乙苯、氧化柠檬烯、氧化柠檬烯、里那醇有亲和性，AlucOBP3能与单宁、芦丁水合物结合，结合常数分别为16.1±1.2μM，26.2±1.8μM；AlucOBP4与苯乙醇、3-己烯醇、丁酸乙酯、丁酸反-2-己烯酯、丁酸己酯、乙酸庚酯、水杨酸甲酯有亲和性；AlucOBP4能与单宁、儿茶素、槲皮素、芦丁水合物结合，结合常数分别为12.3±0.3μM、12.3±0.1μM、19.7±0.3μM、16.43+0.9μM；AlucOBP5与芳香化合物苯乙醛，绿叶气味1-己醇、3-己烯醛、2-己烯醇，杂环化合物萘以及脂类化合物乙酸庚酯、丁酸反-2-己烯酯、β-紫罗兰酮结合，并且与1-己醇、3-己烯醛、苯乙醛、β-紫罗兰酮的结合能力较强，结合常数分别为：21.4±1.2μM、32.7±2.4μM、33.1±2.1μM、34.5±2.2μM，AlucOBP5与棉酚、单宁、槲皮素、芦丁水合物结合能力较强，结合常数分别为3.2±0.1μM、3.4±0.2μM、7.2+0.8μM、10.3±1.5μM；AlucOBP6与乙酸苄酯、乙酸苯乙酯、香芹酮、里那醇、桉树脑、吲哚有亲和性；AlucOBP6能与棉酚、单宁、儿茶素、槲皮素、芦丁水合物结合，结合常数分别为7.5±0.5μM、10.1±0.4μM、51.5±2.3μM、17.9±0.9μM、15.2±1.211M。
　　 5.使用原核表达技术对AlucCSP1-AlucCSP4进行表达，纯化后的蛋白使用荧光光谱法研究其与58种气味及5种棉花次生代谢的结合特征，结果发现AlucCSP1与乙酸香叶酯、丁酸反-2-己烯酯有亲和性；AlucCSP1能与棉酚、单宁、儿茶素、槲皮素、芦丁水合物结合，其中与棉酚、单宁、槲皮素、芦丁水合物亲和力较强，结合常数分别为13.4±1.4μM、32.7±2.4μM、19.7±0.7μM、38.5±1.5μM；AlucCSP2与绿叶气味2-己烯醛，脂类气味中的2-庚酮、α-紫罗兰醇、丁酸己酯、乙酸庚酯、己酸叶醇酯有亲和力；AlucCSP2能与棉酚、槲皮素、单宁、芦丁水合物有较强的结合特征，结合常数分别为39.4±2.4μM、31.8±0.1μM、33.6±2.1μM、37.9±1.8μM；AlucCSP3能与芳香化合物中的苯乙醛、苯甲醇，萜类化合物柠檬烯结合；AlucCSP3能与棉酚、槲皮素、芦丁水合物、单宁结合，其中与棉酚、槲皮素、芦丁水合物结合能力较强，结合常数分别为26.3±2.4μM、35.5±2.2μM、44.9±1.8μM；AlucCSP4与气味标样没有结合特征；AlucCSP4能与棉酚、单宁、儿茶素、槲皮素、芦丁水合物结合，其中与棉酚、槲皮素的结合能力较强，结合常数分别为16.8±1.5μM、35.5±0.9μM。