光肩星天牛气味结合蛋白AglaOBP12的基因克隆、表达及配体结合特征

【目的】克隆和鉴定光肩星天牛Anoplophora glabripennis气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)基因,明确其表达特点及与寄主植物挥发物的结合特性,有助于阐明光肩星天牛嗅觉识别的分子机制。【方法】根据光肩星天牛雌成虫触角转录组数据,利用RT-PCR克隆OBP12基因,并进行生物信息学分析。通过实时定量PCR(qRT-PCR)测定OBP12在光肩星天牛成虫触角、头(移除触角)、胸、腹、足、翅中的转录水平。利用原核表达系统和Ni离子亲和层析技术表达和纯化OBP12重组蛋白,荧光竞争结合实验测定重组蛋白与39种气味配体的结合能力。【结果】获得光肩星天牛气味结合蛋白基因AglaOBP12(GenBank登录号:KX890109)的完整编码序列,其开放阅读框长414 bp,编码137个氨基酸,N末端具有18个氨基酸组成的信号肽序列,蛋白序列具有6个保守的半胱氨酸残基,Agla OPB12属于Classical OBPs亚家族基因。qRT-PCR测定结果表明,AglaOBP12主要在成虫触角中表达,在其他组织微量表达。在待测的39种寄主植物挥发物中,重组蛋白AglaOBP12仅与19种化合物具有结合活性,表明AglaOBP12对寄主植物挥发物具有明显的选择结合特性。重组蛋白AglaOBP12与十二烷醇、十四烷醇、法尼醇、十二醛、乙酸-顺-3-己烯酯和β-石竹烯的结合能力较强,结合常数分别为1.96,0.96,1.03,0.82,0.77和0.74μmol/L。【结论】明确了AglaOBP12的核苷酸和氨基酸序列组成,重组AglaOBP12蛋白与主链有12个碳原子的醇类、醛类和萜烯类挥发物有特异性的结合活性。根据AglaOBP12基因的表达特点和重组蛋白的结合特性,推测AglaOBP12在光肩星天牛成虫定位补充营养寄主植物中发挥重要作用。     

光肩星天牛性信息素结合蛋白AglaPBP1和AglaPBP2基因鉴定和表达分析

[目的]为了鉴定光肩星天牛Anoplophora glabripennis(Motsch.)的性信息素结合蛋白PBPs基因并明确其在雌雄成虫不同部位的表达差异。[方法]本文基于光肩星天牛触角转录组测序数据,通过blast比对得到2条PBPs基因片段,克隆测序得到2条PBPs基因的全序列,并进行生物信息学分析。采用Real-time PCR方法分析了2条PBPs基因在光肩星天牛雌雄成虫间的表达差异。[结果]克隆得到性信息素结合蛋白基因,命名为AglaPBP1(GenBank登录号:KX272639)和AglaPBP2(GenBank登录号:KX272640)。AglaPBP1开放阅读框长为411 bp,编码136个氨基酸,预测分子量为15.02 ku,等电点为4.22,AglaPBP2开放阅读框长为408 bp,编码135个氨基酸,预测分子量为15.00 ku,等电点为5.16。AglaPBP1和AglaPBP2都有完整的信号肽,分别位于1-21位氨基酸和1-19位氨基酸。AglaPBP1和AglaPBP2氨基酸序列中均有6个保守的半胱氨酸残基,与云斑天牛Batocerahorsfieldi(Hope)BhorPBP1和BhorPBP2的同源性分别为74%和49%。qPCR结果显示:AglaPBP1在雌雄虫触角、下颚须,以及雌虫足中均有的表达,且雌虫触角表达量高于雄虫。AglaPBP2仅在雄虫触角中显著表达,在雌雄虫的下颚须中也有少量表达。[结论]克隆获得了AglaPBP1和AglaPBP2基因序列,并明确了这两个基因在成虫不同部位的表达情况,为进一步研究其功能,从而为更好地了解PBPs在光肩星天牛嗅觉识别过程中的作用奠定了基础。     

马铃薯甲虫气味结合蛋白的序列和基因表达谱分析

【目的】昆虫气味结合蛋白(OBPs)在昆虫嗅觉行为中发挥着重要作用。马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata是马铃薯上一种最主要的毁灭性害虫。为阐明该虫嗅觉识别分子机制,本研究对马铃薯甲虫26个OBP基因序列特征及组织表达谱进行研究。【方法】基于马铃薯甲虫触角转录组测序数据,利用生物信息学方法及qRT-PCR技术,分别对马铃薯甲虫26个LdecOBPs (LdecOBP1-LdecOBP26)的系统进化及基因的组织表达谱进行分析。【结果】除LdecOBP26基因外,其余25个LdecOBPs基因序列均具有完整的开放阅读框,编码120~255个氨基酸残基,预测的蛋白分子量为13.66~29.38 kD,等电点为4.12~8.42,它们属于两个亚家族,其中13个为Classical-C OBPs, 12个为Minus-C OBPs。除LdecOBP3和LdecOBP26外,其他24个LdecOBPs的N端均由16~23个氨基酸组成的信号肽序列。不同的OBPs亚家族均具有各自典型保守的Cys残基。LdecOBPs之间高度分化,氨基酸序列一致性在3.20%~41.91%。系统进化树分析表明,LdecOBPs与沙葱萤叶甲Galeruca daurica的GdauOBPs亲缘关系最近。基因表达谱分析显示,26个LdecOBPs基因在马铃薯甲虫的不同组织中表达,其中有12个LdecOBPs基因(LdecOBP2, LdecOBP4, LdecOBP6, LdecOBP9, LdecOBP10, LdecOBP12, LdecOBP13, LdecOBP16, LdecOBP20-22和LdecOBP24)在触角中高表达,2个LdecOBPs基因(LdecOBP5和LdecOBP17)在足中高表达,其他12个LdecOBPs基因(LdecOBP1, LdecOBP3, LdecOBP7, LdecOBP8, LdecOBP11, LdecOBP14, LdecOBP15, LdecOBP18, LdecOBP19, LdecOBP23, LdecOBP25和LdecOBP26)在触角、头(去除触角)、胸、腹、足和翅这些组织中均表达。【结论】本研究结果为进一步研究马铃薯甲虫嗅觉识别分子机制奠定了基础。     

悬铃木方翅网蝽触角气味结合蛋白基因鉴定

【目的】悬铃木方翅网蝽Corythucha ciliata是专性危害悬铃木属Platanus植物的外来入侵害虫,本研究旨在获得该害虫触角中气味结合蛋白(OBPs)基因信息,以期寻求有效控制害虫的嗅觉分子靶标。【方法】利用Illumina HiSeq~(TM) 4000高通量测序技术对悬铃木方翅网蝽雌雄成虫触角进行转录组测序并对测序结果进行生物信息学分析;通过实时荧光定量PCR(qPCR)方法,分析OBP基因在悬铃木方翅网蝽雌雄成虫触角中的表达模式。【结果】对悬铃木方翅网蝽雌雄成虫触角6个样品的转录组测序,共获得40.87 Gb clean reads,各样品的序列长度均达到6.31 Gb。转录组数据分析共鉴定出26个推测的悬铃木方翅网蝽OBP基因,其编码蛋白中24个(CcilOBP1-24)属于Classic OBPs,CcilOBP25/26属于Plus-C OBPs;与半翅目其他昆虫相关OBPs系统发育分析表明,大部分CcilOBPs形成独立一簇,少数与其他半翅目昆虫OBPs直系同源。qPCR分析显示,有11个OBP基因在雌雄成虫触角中表达量差异显著,其中有9个OBP基因(CcilOBP5/6/9/10/17/18/21/24/25)在雄成虫触角中显著高表达,有2个OBP基因(CcilOBP14/16)在雌成虫触角中显著高表达。【结论】本研究获得了悬铃木方翅网蝽成虫触角气味结合蛋白基因信息,研究结果为生物控制该害虫提供了重要基础数据和候选分子靶标。     

光肩星天牛气味结合蛋白AglaOBP1的克隆、表达及结合特性

利用RT-PCR技术克隆了光肩星天牛Anoplophora glabripennis Motschulsky气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)基因AglaOBP1(Gen Bank登录号:KX660670),AglaOBP1的开放阅读框长435 bp,编码144个氨基酸,其中N端有21个氨基酸组成的信号肽序列,成熟蛋白序列具有4个保守的半胱氨酸残基,AglaOPB1属于Minus-C OBP亚家族基因。AglaOBP1主要在成虫触角中表达,且雌虫触角中的表达量显著高于雄虫触角。重组蛋白AglaOBP1与34种气味配体的竞争结合实验表明,AglaOBP1具有广泛的结合谱,能与五角枫挥发物中的醇类、醛类、萜烯类和酮类物质结合,其中与顺-3-己烯-1-醇、顺-2-己烯-1-醇、1-己醇、反-2-己烯醛、反-2-癸烯醛、β-石竹烯、(+)-桧烯、α-蒎烯、1-(2,3-二甲基苯基)-乙酮的结合能力较强,结合常数分别为5.88、8.33、12.29、12.55、11.90、7.47、9.07、10.29和13.12μM。此外,配体的官能团、碳链长度、空间构型也影响AglaOBP1对气味分子的结合。AglaOBP1基因在成虫触角中高丰度表达,其重组蛋白能够与五角枫挥发物的多种组分结合,表明AglaOBP1在成虫寄主定位选择中起重要作用。     

管纹艳虎天牛UDP-葡萄糖基转移酶基因的鉴定及表达特征分析

【目的】昆虫UDP-葡萄糖基转移酶(UGT)在其内源性和外源性有毒化合物的解毒代谢过程中起着重要作用,但在管纹艳虎天牛Rhaphuma horsfieldi中UGT基因的研究尚属空白。【方法】采用转录组学、生物信息学、进化和表达谱分析、蛋白同源建模等技术研究了管纹艳虎天牛的UGT基因家族。【结果】从管纹艳虎天牛转录组中一共鉴定到36个RhorUGTs基因,其中17个具有全长序列。鞘翅目不同种间UGT基因数量的比较表明,管纹艳虎天牛具有中等数量的UGT基因。进化分析结果表明,RhorUGTs分布在10个亚家族中,其中UGT352亚家族为天牛科昆虫所特有,且该亚家族中RhorUGT2/7/10/16/18/27可能通过基因的复制产生。表达谱结果表明,大部分RhorUGTs基因在检测的所有组织中均有表达,部分基因呈现触角或跗节特异或高表达的特点,暗示它们具有嗅觉或触觉等功能。三级结构分析发现,RhorUGT17的α3、α4、β4和β5主要参与UDP-葡萄糖的结合。【结论】本研究明确了管纹艳虎天牛UGT基因的数量、序列特征、进化关系及组织表达特征,研究结果为该种天牛解毒代谢机制的阐明奠定基础。     

管纹艳虎天牛糖苷水解酶基因家族的鉴定和表达谱分析

昆虫糖苷水解酶（Glycoside hydrolase, GH）在寄主植物糖类化合物的水解过程中扮演着重要作用,但是在管纹艳虎天牛Rhaphuma horsfieldi中尚未有GH基因的报道。基于测序的转录组数据,本研究从管纹艳虎天牛中鉴定到7个RhorGHs家族：GH1、GH9、GH13、GH16、GH28、GH31和GH45,分别具有23、1、4、2、10、12和4个基因,其中23个基因具有全长序列。在进化分析中,管纹艳虎天牛不同GH家族的成员主要以物种特异的形式聚类,尤其是GH1和GH28家族。三级结构分析显示,RhorGH28家族的蛋白主要由β折叠组成,不同蛋白间具有高度保守的结构和与糖类化合物互作的关键氨基酸位点,包括质子供体、催化亲核残基和底物结合位点。在表达谱分析中,大部分RhorGHs基因主要在雌雄虫腹部特异或高表达,暗示其可能在与消化有关的肠道中表达。研究结果明确了管纹艳虎天牛GH家族及其数量,以及各家族的序列特征和进化关系,可为该天牛的寄主植物适应性机制研究提供借鉴。     

中华蜜蜂OBP19的克隆与时空表达分析

本研究克隆获得了中华蜜蜂Apis cerana cerana（简称中蜂）的气味结合蛋白（odor-binding proteins,OBPs）基因AcerOBP19的cDNA序列,预测其蛋白结构,明确该基因在不同发育时期各组织的表达水平。PCR扩增AcerOBP19基因的开放阅读框序列,应用生物信息学软件对其编码蛋白的理化特性、结构特征和系统进化进行分析;用qRT-PCR技术对AcerOBP19在中蜂不同发育时期（1、5、10、15、20、25日龄）各组织（触角、足、口器、毒腺和中肠）中mRNA的表达情况进行分析。获得了AcerOBP19的完整ORF序列,序列长为420 bp,共编码139个氨基酸;含有4个保守的半胱氨酸位点,属于Mins-C OBP亚家族;N-末端有一段含16个氨基酸的信号肽,无跨膜结构。该蛋白包含6个α螺旋和2个二硫键。系统进化树分析表明,AcerOBP19与大蜜蜂Apis dorsata OBPs、小蜜蜂Apis florea OBPs和西方蜜蜂Apis melifera OBPs的氨基酸序列一致性较高,表明它们之间在进化关系上更加同源,且AcerOBP19具有PBP-GOBP superfamily家族的保守结构域,是一种分泌蛋白。qRT-PCR结果表明AcerOBP19在中蜂不同发育时期的各组织中均有表达,其中,15日龄触角中的表达量极显著高于其它组织（P<0.01）,在其它日龄中足的表达量极显著高于其它组织（P<0.01）;在各个时期中口器和毒腺中有较高表达,中肠中呈微量表达。通过AcerOBP19组织表达谱结果,推测AcerOBP19不仅参与嗅觉识别机制,在味觉识别过程中也可能发挥作用。     

烟夜蛾谷胱甘肽S-转移酶基因的克隆、序列分析与表达

为探明谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）在昆虫嗅觉识别中的作用, 本研究采用RT-PCR和RACE方法, 从烟夜蛾Helicoverpa assulta（Guenée）雄虫触角中克隆获得了1个GSTs基因的全长cDNA序列（GenBank登录号为EU289223）。将该基因推导的氨基酸序列与其他物种的GSTs进行同源性比对和系统发育分析, 发现该蛋白属于昆虫特异性Epsilon家族成员, 因此将该基因命名为HaGSTe1。同时从烟夜蛾基因组DNA中克隆获得了该基因序列, 发现序列中含有5个内含子, 长度分别为415,513,296,333和269 bp。利用半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR方法对HaGSTe1在雌、 雄虫不同组织的表达进行了定性和定量分析, 结果显示, 该基因在雌、 雄虫的头部（去掉触角和喙）、触角、喙、胸、足、翅以及雌虫的腹部均有表达, 并且在雄虫触角中的表达量最高, 且显著高于雌虫触角, 这种表达情况提示其可能与触角中性信息素及其他外源物质的分解有关。     

二化螟Minus-C气味结合蛋白的分子克隆及功能鉴定

气味结合蛋白（odorant binding proteins, OBPs）在昆虫对寄主气味的感受中起重要作用, 但有关Minus-C OBP及其功能的报道很少。本研究通过基因组数据分析并利用RACE技术, 克隆和鉴定了二化螟Chilo suppressalis (Walker)的一个Minus-C OBP基因, 命名为CsupOBP1（GenBank登录号： KC492498）。CsupOBP1基因的开放阅读框长423 bp, 编码141个氨基酸, 其中N端的18个氨基酸为预测的信号肽序列, 成熟蛋白序列中具有4个保守的半胱氨酸位点。实时定量PCR分析显示, 该基因在幼虫头部及成虫雌雄足、 翅和雄性触角等化感组织中高表达, 其中在雄虫触角内的表达量显著高于雌虫触角。利用荧光竞争结合实验对CsupOBP1重组蛋白与38种化合物的结合特性的测定表明, 重组CsupOBP1与β 紫罗兰酮的结合能力最强（Ki=9.53 μmol/L）。触角电位测定表明, 二化螟成虫可对β-紫罗兰酮产生显著的触角电生理反应, 但雄虫反应明显强于雌虫, 与结合试验及雄虫触角中CsupOBP1的表达量显著高于雌虫触角的测定结果相一致。鉴于β-紫罗兰酮是水稻等植物中普遍存在的一种芳香气味组分, 推测CsupOBP1可能通过对该气味的结合和运输, 从而在二化螟对寄主植物的嗅觉定向中起作用。     

斜纹夜蛾3种SlitPBPs的组织表达模式分析

性信息素结合蛋白(pheromone binding proteins,PBPs)能够与性信息素分子结合,从而启动昆虫的寻偶及交配行为。本研究采用半定量RT-PCR技术分别对斜纹夜蛾3种性信息素结合蛋白SlitPBP1、SlitPBP2和SlitPBP3基因在雌、雄虫不同组织的基因表达模式进行了比较分析。组织表达模式结果表明,SlitPBP1基因只在雌、雄虫触角和雌虫前足中表达而在其他组织中无表达;SlitPBP2基因在雌虫的触角、喙、前足、中足、后足、翅膀和雄虫的触角、喙、前足、翅膀中均有表达,且在同一部位,SlitPBP2基因在雌虫的表达量均高于雄虫相应部位的表达量;除雌、雄虫的胸部外,SlitPBP3在雌、雄虫的触角、喙、前足、中足、后足、腹部和翅膀中均有较高水平的表达。可见,SlitPBP1、SlitPBP2和SlitPBP3基因在斜纹夜蛾不同组织的表达模式各不相同。本研究结果可为深入研究不同SlitPBPs蛋白在斜纹夜蛾生长发育过程中的不同生理功能提供科学参考。     

茶谷蛾触角气味结合蛋白基因分析

茶谷蛾(Agriophara rhombata Meyr.)触角上表达的嗅觉相关基因是其交配、寻找食物来源、寻找产卵地、避免有害化合物等行为的重要分子基础。为了研究茶谷蛾触角的嗅觉机制,分析了雌雄蛾触角功能差异,并筛选触角气味结合蛋白基因,本研究采用转录组测序和实时定量PCR技术,对茶谷蛾雌、雄蛾触角的基因表达情况进行了分析,共注释到37 666个基因,其中雌、雄蛾共有的表达基因数目为34 720个,雌蛾特有表达基因有1 739个,雄蛾特有表达基因有1 207个。在雌、雄蛾触角中共鉴定到170个化学感受相关基因,包括33个气味结合蛋白基因(odorant binding protein genes,OBPs), 42个味觉受体基因(gustatory receptor genes,GRs), 12个化学感受蛋白基因(chemosensory protein genes,CSPs), 52个嗅觉受体基因(olfactory receptor genes,ORs), 27个离子型受体基因(ionotropic receptor genes,IRs), 4个感觉神经元膜蛋白基因(sensor...     

梨小食心虫普通气味受体基因GmolOR20的克隆及表达分析

【目的】通过克隆梨小食心虫Grapholita molesta触角中的普通气味受体(odorant receptor, OR)OR20基因,明确其在不同发育期及成虫不同组织中的表达特征,为进一步研究其功能提供理论依据。【方法】根据梨小食心虫雌虫触角转录组数据,利用RT-PCR克隆梨小食心虫OR20基因的完整开放阅读框;采用qRT-PCR检测该基因在不同发育期(卵、1-5龄幼虫、蛹和雌雄成虫)、成虫不同组织(触角、去除触角的头、胸、腹、足、翅)以及不同日龄(1, 3, 5和7日龄)成虫触角中的表达量。【结果】克隆获得梨小食心虫GmolOR20基因cDNA序列(GenBank登录号:MH898864)。该基因完整开放阅读框为1 284 bp,编码427个氨基酸,预测蛋白分子量为49.83 kD,理论等电点为8.57,具有7个跨膜结构域。序列比对和系统进化树结果表明,梨小食心虫GmolOR20与苹果蠹蛾Cydia pomonella CpomOR15和豆荚小卷蛾Cydia nigricana CnigOR15亲缘关系较近,氨基酸序列一致性分别为87%和84%。发育表达模式结果显示,GmolOR20在不同发育时期均有表达,雌雄成虫中的表达量显著高于其他发育期的表达量(P<0.05),但雌、雄虫间的表达量差异不显著。组织表达模式结果表明,GmolOR20主要在成虫触角中高丰度表达,且雌虫触角中的表达量极显著高于雄虫触角中的表达量(P<0.01);GmolOR20在不同日龄成虫的触角中均有表达,且在1和3日龄成虫触角中的表达水平显著高于其他日龄(P<0.05)。【结论】根据GmolOR20基因的表达谱分析结果,推测GmolOR20可能参与梨小食心虫对植物挥发物和性信息素的识别。     

星天牛不同为害状态下山核桃挥发物成分的GC-EAD和行为反应

【目的】为了挖掘对星天牛Anoplophora chinensis有行为反应的山核桃Juglans mandshurica挥发物。【方法】采用动态顶空套袋吸附法收集不同为害状态[健康(CK)、天牛取食、产卵和钻蛀后]山核桃释放的挥发物,并运用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、气相色谱-触角电位测量系统(GC-EAD)及"Y"型嗅觉仪技术分析鉴定出对星天牛产生电生理及行为反应的挥发物。【结果】GC-EAD反应结果表明:星天牛成虫对不同为害状态下山核桃释放的挥发物中的蒎烯、罗勒烯、对二乙苯、萜品烯、壬醛、α-萜品醇、五甲基苯、丙烯酸-2-乙基己酯、2,6-二甲基萘以及正十六烷10种挥发物产生显著的触角电位反应,对其他挥发物无反应,其中蒎烯和罗勒烯的反应较强。嗅觉反应结果表明:蒎烯仅对星天牛雄虫产生显著的引诱作用(P≤0.05),罗勒烯对星天牛雌雄虫产生极显著的引诱作用(P≤0.01);丙烯酸-2-乙基己酯对星天牛雌虫产生显著的驱避作用(P≤0.05),对二乙苯仅对星天牛雄虫产生显极著的驱避作用(P≤0.01),壬醛对星天牛雄虫产生显著的驱避作用(P≤0.05)。【结论】本研究结果表明,罗勒烯对星天牛雌成虫产生较强的引诱作用,而丙烯酸-2-乙基己酯对其雌成虫产生较好的驱避作用;蒎烯和罗勒烯对星天牛雄成虫产生较强的引诱作用,而对二乙苯和壬醛则对其雄成虫产生较好的驱避作用。     

松墨天牛OBP基因MaltOBP2和MaltOBP6的克隆、序列分析及组织表达谱和原核表达研究

【目的】本研究旨在探索松墨天牛Monochamus alternatus Hope在嗅觉识别寄主植物过程中扮演重要角色的气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)的结构及功能。【方法】利用生物信息学方法对得到的Malt OBP2和Malt OBP6基因序列和蛋白结构进行分析,并通过实时荧光定量PCR分析Malt OBP2和Malt OBP6在松墨天牛雄虫不同组织和时空中的表达差异,利用p ET32a(+)原核表达载体对Malt OBP2和Malt OBP6进行了诱导蛋白表达。【结果】本研究得到两个松墨天牛气味结合蛋白基因——Malt OBP2(Gen Bank登录号:KP120891)和Malt OBP6(Gen Bank登录号:KP120892),ORF长度分别为402 bp和408 bp,翻译的氨基酸序列均含有4个保守的半胱氨酸位点,表明得到的两个OBP基因的编码蛋白均属于Minus-C OBP亚家族;推导的两个OBP蛋白均有6个α螺旋区域,且α螺旋区域在两个蛋白的位置非常相似,但是两个OBP蛋白推测的配体结合位点和位点极性却完全不同。组织表达模式表明,Malt OBP2和Malt OBP6在成虫头部、触角、下颚(唇)须、腹部末端和足中均有表达,表达程度不一,但都在头部显著表达,触角中的表达量相比其他组织中较低或只是持平。发育表达结果表明,Malt OBP2在蛹触角中的表达量最高,而Malt OBP6在幼虫头部的表达量最高。本研究成功构建了原核表达载体p ET32aMalt OBP2和p ET32a-Malt OBP6,并进行了OBP蛋白诱导表达,低温(16℃和20℃)条件利于蛋白表达在上清液中,延长诱导表达时间(12 h)可以增加蛋白的表达量。【结论】本研究从松墨天牛体内得到了Minus-C OBP蛋白亚家族的两个基因Malt OBP2和Malt OBP6,通过配体结合位点推测它们具有不同的生理功能;通过组织表达谱结果推测这两个OBP基因在松墨天牛中的功能不仅仅局限于嗅觉识别,或还有味觉感受、化学感受等其他生理功能。本研究结果为两个OBP蛋白的结构和功能研究奠定了基础,为探索松墨天牛的化学感受机制提供了条件。     

瓜实蝇嗅觉受体基因的克隆及表达谱分析

昆虫的嗅觉受体是一个高度变异的蛋白家族, 其中一类Or83b嗅觉受体在不同昆虫体内高度保守, 在昆虫的行为调控过程中起到十分重要的作用。为进一步探讨Or83b受体的功能, 本研究利用RT-PCR和RACE方法克隆获得瓜实蝇Bactrocera cucurbitae (Coquillett) Or83b-like受体的全长cDNA序列, 命名为BcucOr83b-like（GenBank登录号： HM745934）。测序结果表明, BcucOr83b-like开放阅读框全长1 422 bp,编码473个氨基酸残基。氨基酸序列比对表明, 此序列具有Or83b受体的典型特征, 序列中具有7个跨膜区和高度保守的C端区域。BcucOr83b-like与其他昆虫的Or83b具有较高的氨基酸序列一致性, 其中与桔小实蝇Bactrocera dorsalis（Hendel）Or83b的序列一致性高达99.6%。对该基因在瓜实蝇成虫不同组织和发育时期表达量的荧光定量PCR分析表明, BcucOr83b-like主要在瓜实蝇成虫触角中表达, 头部（去除触角）、 雌虫前足和翅中也有较高的表达; 瓜实蝇在各个发育时期的表达水平不同, 在刚羽化雌成虫中的表达量最高。本研究为深入研究瓜实蝇Or83b受体的功能提供了理论依据。     

桃小食心虫成虫期高表达气味结合蛋白基因的克隆与表达谱分析

【目的】桃小食心虫Carposina sasakii是我国北方落叶果树的重要蛀果害虫,一旦幼虫蛀入果内,便会对果实的品质产生影响。成虫期是控制此害虫发生为害的关键时期。气味结合蛋白(odorant binding protein, OBP)作为昆虫嗅觉感受系统中与气味分子结合的重要气味运转蛋白,在成虫寄主植物定位及交配行为中具有重要作用。本研究对桃小食心虫气味结合蛋白基因进行克隆、鉴定和成虫组织表达分析,以期为OBPs在桃小食心虫嗅觉感受过程中的功能研究奠定基础。【方法】基于前期获得的桃小食心虫转录组测序数据,选择在其雌雄成虫触角中相对高表达的5个OBP基因(CsasOBP7, CsasOBP12, CsasOBP15, CsasOBP19和CsasOBP21)。采用RACE技术克隆出这5个OBP基因cDNA全长序列,进行生物信息学分析;通过qRT-PCR技术检测这5个OBP基因在桃小食心虫不同发育阶段(1和5日龄卵、初孵幼虫、老熟幼虫和蛹)以及在刚羽化、交配高峰期的和交配后6 h的雌雄成虫不同组织［触角、头(不含触角)、胸、腹、足和翅］中表达量。【结果】获得桃小食心虫5个OBP基因CsasOBP7, CsasOBP12, CsasOBP15, CsasOBP19和CsasOBP21的全长cDNA序列(GenBank登录号: MZ476786-MZ476790)。其中CsasOBP19为一段C端不完整的Minus-C OBP,其余均属于完整的Classical OBPs,且均含有信号肽。系统发育分析表明,在桃小食心虫5个CsasOBPs中, CsasOBP7和CsasOBP19的亲缘关系最近。qRT-PCR结果表明,CsasOBP7和CsasOBP19均在桃小食心虫蛹期高表达,而CsasOBP12, CsasOBP15和CsasOBP21均在卵期高表达。从桃小食心虫成虫刚羽化、交配高峰直至交配后6 h,5个CsasOBP基因表达量总体呈下降趋势。在成虫刚羽化时,这5个CsasOBP基因在各组织中均有表达,且主要在雄虫组织中高表达;在成虫交配高峰期,这5个CsasOBP基因在雄虫触角中高表达,特别是CsasOBP7和CsasOBP15只在雄虫触角中特异性表达;在成虫交配后6 h,每个CsasOBP基因只特异性地高表达于1或2个组织中。【结论】桃小食心虫的这5个CsasOBP基因在成虫交配高峰期雄虫触角中高表达,意味着这些CsasOBP基因可能在雄虫寻找雌虫过程中发挥着重要作用。     

梨小食心虫谷胱甘肽S-转移酶GmolGST6的基因克隆、原核表达和酶学特征

【目的】克隆一种梨小食心虫Grapholita molesta触角中谷胱甘肽S-转移酶(glutathione Stransferase,GST)基因并分析其结构特征,明确其表达特点及该基因编码蛋白的酶学特征,以期为该基因的功能研究提供理论依据。【方法】根据梨小食心虫雌虫触角转录组数据,利用RT-PCR克隆梨小食心虫GST基因;通过实时荧光定量PCR测定该基因在成虫触角、头(去触角)、胸、腹、足和翅中的转录水平;利用原核表达系统和Ni离子亲和层析技术表达和纯化梨小食心虫GST重组蛋白,并对重组蛋白的稳定性和酶促动力学参数进行分析。【结果】获得了梨小食心虫谷胱甘肽S-转移酶基因GmolGST6(GenBank登录号:MF503496)的完整编码序列,开放阅读框为645 bp,编码214个氨基酸,分子量为24.21 kD,理论等电点为5.10;进化树分析和三维结构模拟表明GmolGST6属于Delta亚家族。qPCR测定结果表明,GmolGST6基因在雌雄成虫触角中高丰度表达,且在雄虫触角中的表达量显著高于雌虫。重组蛋白GmolGST6具有催化通用底物CDNB的活性,并且在pH7.5,40℃时具有最高的酶活力。重组蛋白GmolGST6的米氏常数K_m为0.21±0.06 mmol/L,最大反应速度V_(max)为14.02±1.40μmol/min·mg。【结论】根据GmolGST6的表达特点及其重组酶对模式底物CDNB的催化活性,推测在触角中高丰度表达的GmolGST6具有参与降解外源物质、保护嗅觉系统免受外源性物质毒害的功能。