橘小实蝇气味结合蛋白在雌虫产卵寄主选择中的作用研究及其基因鉴定

【摘要】橘小实蝇Bactroceradorsalis(Hendel)是国内重要的果蔬害虫,寄主范围广,能取食250多种水果和蔬菜,给果蔬业造成严重的经济损失。目前尚无既高效又对环境友好的防治措施。因此,通过研究橘小实蝇取食、产卵等行为的分子机理,设计绿色可持续害虫防治策略具有重要的现实意义。昆虫的嗅觉感知系统在维持其取食、产卵等基本生命活动过程中发挥了重要作用。昆虫寄主选择的过程中,主要通过嗅觉感受器对寄主植物挥发物中的特殊性气味进行识别从而发现并且到达寄主植物。昆虫嗅觉系统作用的发挥依赖于体内种类繁多的蛋白,包括气味结合蛋白(odorantbindingproteins,OBPs)、气味受体(olfactoryreceptors,ORs)和气味降解酶(odordegradingenzymes,ODEs)等。其中,气味结合蛋白是该系统信号传递过程的一个重要分子。本研究选取了橘小实蝇转录文库中的OBP基因作为研究对象,利用实时荧光定量PCR等分子生物学技术检测了其在橘小实蝇不同组织的中的表达模式,并研究了OBP在柑橘、香蕉、丝瓜和苦瓜四种果蔬处理后的橘小实蝇雌虫的表达模式,同时采用固相微萃取技术对四种果蔬的挥发性物质进行了分析。研究结果不仅有利于提高我们对橘小实蝇产卵分子机制的理解,而且为防治橘小实蝇提供了新思路和新途径。1.气味结合蛋白基因鉴定及其在不同组织表达模式分析我们从本实验室建立的橘小实蝇转录组文库中鉴定到了12个气味结合蛋白,分别命名为BdorOBP1-BdorOBP12,与果蝇等近缘物种OBP有高相似性。利用实时荧光定量PCR检测了这12个气味结合蛋白在橘小实蝇不同组织中的表达模式。qRT-PCR结果显示,除了BdorOBP7以外,其余OBP均在橘小实蝇触角大量表达。BdorOBP1,BdorOBP8和BdorOBP10在雌虫触角的表达量高于雄虫触角。BdorOBP2,BdorOBP3,BdorOBP4,BdorOBP5,BdorOBP9在雄虫触角表达量显著高于雌虫触角。值得注意的是,BdorOBP11、BdorOBP12在腹部表达量明显高于其它组织器官,在雌虫触角的表达水平也相对较高。BdorOBP7主要在橘小实蝇的足部大量表达,在其它组织的表达量无明显差异。2.不同果蔬处理后气味结合蛋白表达模式分析根据上章研究结果,选取BdorOBP1,BdorOBP2,BdorOBP3,BdorOBP4,BdorOBP5,BdorOBP6,和BdorOBP11等七个OBP基因,通过不同果蔬处理2h后检测其表达模式。柑橘处理组,除BdorOBP4以外,其余OBP均在橘小实蝇雌虫头部大量表达；香蕉处理组,除BdorOBP5在橘小实蝇雌虫头部大量表达,其余OBP在橘小实蝇雌虫头部的表达量与对照组无明显差异；丝瓜处理组中,BdorOBP3在橘小实蝇雌虫头部的表达量显著低于对照组,BdorOBP6与对照组无显著差别,其余OBP的表达量均明显高于对照组；所有OBP在苦瓜处理组的橘小实蝇雌虫头部的表达量均显著高于对照组。3.四种果蔬的挥发物成分分析我们通过固相微萃取法收集四种果蔬样品的挥发性物质,采用气象色谱-质谱联用仪技术对挥发性物质进行种类分析。结果表明,柑橘挥发物的含量超过1%的有4种主要挥发物成分,以烯类化合物为主；香蕉挥发物相对含量超过1%的有17种,酯类化合物为主要成分;丝瓜挥发物的相对含量超过1%的有11种,以醇类占主要成分；苦瓜挥发物的相对含量超过1%的有9种,其中醛醇类占主要部分。昆虫的嗅觉感知系统在其寄主选择过程中发挥了重要作用。我们的结果表明,气味结合蛋白在橘小实蝇触角等嗅觉感器高表达,并且在不同果蔬处理之后有显著差异表达,暗示OBP参与橘小实蝇雌虫产卵寄主定位过程。然而,OBP及寄主挥发物分子作用机制尚不清楚。橘小实蝇体内含有多种OBP蛋白,并且不同果蔬有多种挥发性气体成分,具体哪种OBP参与特异果蔬寄主定位,哪些挥发性气体成分参与运输OBP等,尚需进一步研究。
【作者】张小凤；
【导师】张宏宇；
【作者基本信息】华中农业大学，农业昆虫与害虫防治，2014，硕士
【关键词】橘小实蝇；气味结合蛋白；产卵；表达谱；寄主定位；挥发性物质；

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