中黑盲蝽嗅觉相关蛋白鉴定及非典型嗅觉受体基因分析

摘要

中黑盲蝽(Adelphocoris suturalis Jakovlev)属于半翅目Hemiptera盲蝽科Miridae，是一种棉花上的重要害虫，其寄主范围较广。近年来，随着转基因 Bt棉的大面积种植，鳞翅目害虫得到了有效的控制，但由于广谱性杀虫剂的大量减少，盲蝽等次要害虫上升为主要害虫，对棉花及豆类，苜蓿，小麦等其他作物造成严重的经济损失。
　　嗅觉在昆虫的生存和繁衍过程中发挥非常重要的作用，昆虫利用其专一的化学感受系统来感知外界环境中的化学信号，经过复杂的嗅觉识别过程，产生诸如取食，交配，产卵等行为反应。有多种嗅觉相关蛋白参与昆虫识别气味分子的过程，包括气味结合蛋白(odorant binding proteins，OBPs)、气味降解酶(odorant degrading esterases，ODEs)和气味受体(odorant receptors， ORs)等。
　　通过构建中黑盲蝽触角转录组文库和 Proton测序，从中黑盲蝽触角转录组中鉴定了16个OBPs基因，8个CSPs基因，24个ORs基因，19个IRs基因，包括3个非典型嗅觉受体ORco, IR25a和 IR8a。通过与已知的 Classical OBP和Plus-C OBP的 motif对比，16个 OBP基因中的12个为Classical OBP，4个为Plus-C OBP。中黑盲蝽的16个OBPs和8个CSPs的组织表达谱表明，在16个OBPs基因中有12个在触角中高表达，其中3个在雄触角的表达量高于雌触角；8个CSPs基因中有5个为触角特异表达。这些触角高表达的OBPs和CSPs基因在中黒盲蝽感知外界气味分子的过程中可能发挥至关重要的作用，推测雄触角高表达的OBPs可能参与中黒盲蝽性信息素识别。
　　采用 PCR方法研究了中黑盲蝽，苜蓿盲蝽，三点盲蝽，绿盲蝽和牧草盲蝽非典型嗅觉受体ORco的基因结构，发现除牧草盲蝽外的四种盲蝽 ORco基因结构中均有6个内含子，牧草盲蝽目前发现了5个内含子，虽然其序列变异性很大，但内含子插入位置和长度表现出一定的规律性，苜蓿盲蝽属的中黑盲蝽，苜蓿盲蝽和三点盲蝽的ORco基因在内含子的插入位置和长度上均较为相似，其中苜蓿盲蝽和三点盲蝽更为相似，而后丽盲蝽属的绿盲蝽和草盲蝽属的牧草盲蝽则与苜蓿盲蝽属的差异较大。上述结果同以 ORco氨基酸序列为基础构建的进化树的结果相吻合，表明，通过基因结构分析可以研究昆虫物种间的进化关系，同时也说明同属昆虫的非典型嗅觉受体ORco基因是非常保守的。
　　室内研究了中黑盲蝽3个非典型嗅觉受体基因，即 OR-coreceptor ORco， IR-coreceptor IR25a和 IR8a的序列特征及组织表达谱。氨基酸序列比对发现，这3个非典型嗅觉受体基因在不同的物种间均非常保守，但不同种的昆虫之间仍存在差异。表达谱结果显示3个非典型嗅觉受体基因都主要在成虫的触角中高表达。采用 RNAi技术对这3个目标基因进行了沉默，注射siRNA24h后，ORco，IR25a和IR8a，3个基因的转录本在一定程度上均有所下降，分别下降了45.5％,43.5%和36.9%,后续的电生理及行为学验证正在进行中。
　　本文通过对中黑盲蝽非典型嗅觉受体的基因结构，表达特征等进行了初步研究，为深入理解昆虫嗅觉识别奠定了基础，也可为研发昆虫嗅觉行为调控剂提供技术支持。

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第一章引 言

1.1昆虫嗅觉感器及嗅觉识别过程

1.2昆虫气味结合蛋白和化学感受蛋白研究进展

1.3昆虫气味受体研究进展

1.4离子型受体研究进展

第二章中黑盲蝽触角转录组测序及OBPs和CSPs基因的鉴定

2.1材料与方法

2.2结果与分析

2.3本章讨论

第三章中黑盲蝽ORco基因结构及与其他盲蝽进化关系分析

3.1材料与方法

3.2结果与分析

3.3本章讨论

第四章中黑盲蝽非典型嗅觉受体的功能研究

4.1材料与方法

4.2结果与分析

4.3本章讨论

第五章全文结论

参考文献

致谢

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