蛾类昆虫性信息素受体及其作用机理

蛾类昆虫性信息素受体首先从烟芽夜蛾Heliothis virescens和家蚕Bombyx mori中鉴定出来, 到目前为止已经克隆得到了19种蛾类昆虫的几十种性信息素受体基因, 并且这些基因在系统发育树中聚成一个亚群。性信息素受体从蛾类蛹期开始表达, 主要表达在雄性触角的毛形感器中, 少部分受体在雌性触角、 雄性触角其他感器以及身体其他部位中也有表达。大部分蛾类性信息素受体的配体并不是单一的, 而是能够对多种性信息素组分有反应, 部分性信息素受体还能够识别性信息素以外的其他物质, 还有一部分性信息素受体的识别配体目前尚不清楚。另外发现在雌性蛾类触角中也存在一些嗅觉受体能够识别雄性分泌的性信息素。在蛾类性信息素受体与性信息素识别的过程中, 性信息素结合蛋白不仅能够特异性地运送配体到嗅觉神经元树状突上, 还能够提高性信息素与性信息素受体之间的结合效率。另外, OrCo类受体与性信息素受体共表达在嗅觉神经元中, 在蛾类性信息素受体与配体的识别过程中扮演了重要角色。但是蛾类信息素对神经元刺激的终止并非由性信息素受体控制, 而是由细胞中的气味降解酶等其他因子调控。蛾类性信息素受体研究中还有很多疑问需要解答, 其过程可能比我们想象的更为复杂。     

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...     

春尺蠖性信息素活性成分的提取和GC-MS鉴定

为了寻求高效无污染的防治害虫春尺蠖Apocheima cinerarius Erschoff的方法, 本实验对春尺蠖雌蛾性信息素进行了初步研究。本研究采取正己烷溶剂浸提法提取春尺蠖处女雌蛾性信息素腺体中的性信息素,运用气相色谱-触角电位联用仪(gas chromatography-electroantennographic detection, GC-EAD) 测定春尺蠖雄蛾触角对雌蛾性信息素腺体提取物中性信息素成分的活性反应, 并运用气相色谱-质谱联用仪(gas chromatograph-mass spectrum, GC-MS）鉴定信息素成分。GC-EAD结果显示雄蛾触角对雌蛾性信息素腺体提取物中的一种成分有较好的反应。GC-MS分析结果表明能引起雄蛾触角电生理反应的成分为含有十四个碳原子直链结构的不饱和乙酸酯, 但其双键位置有待合成标准化合物进一步分析鉴定。该研究结果为春尺蠖雌蛾性信息素备选化合物的筛选提供了方向, 为其结构的确定奠定了基础。     

小菜蛾触角结合蛋白PxylOBP31的鉴定与结合特性分析

【目的】触角结合蛋白(antennal binding proteins,ABPs)为昆虫气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)家族的一个亚类,是昆虫识别和响应外界环境中气味信号的载体之一,对昆虫的生存和繁衍有着重要的意义。明确触角结合蛋白在小菜蛾Plutella xylostella(L.)嗅觉识别中的作用,有助于揭示小菜蛾嗅觉识别分子机制。【方法】利用PCR技术克隆小菜蛾的一个触角结合蛋白基因;采用实时荧光定量PCR技术对该基因在小菜蛾不同发育阶段和成虫不同组织中的表达量进行分析;利用荧光竞争结合实验测试该触角结合蛋白与39种配基化合物的结合特性。【结果】成功克隆了一个小菜蛾触角结合蛋白基因,命名为Pxyl OBP31(Gen Bank登录号:KT156676)。序列分析结果显示,其开放阅读框全长411 bp,编码136个氨基酸,N端自起始位置开始21个氨基酸为信号肽,含有气味结合蛋白家族的6个保守半胱氨酸残基,预测分子量为14.74 k D,等电点为4.41。表达谱分析表明,Pxyl OBP31主要在雄蛾中表达,且交配后的雄蛾中表达量明显降低;该基因在小菜蛾触角中有较高表达,在雄蛾触角中的表达量比雌蛾触角中高近2倍。结合特性实验结果显示,Pxyl OBP31与醛、酮、萜品油烯以及邻苯二甲酸二异丁酯等物质的结合能力较强,与3种性信息素及其他烯烃与酯类结合能力弱。【结论】本研究明确了Pxyl OBP31的核苷酸序列以及发育和组织表达谱。根据qRT-PCR和荧光竞争结合实验结果,推测Pxyl OBP31蛋白可能与小菜蛾觅偶、定位寄主植物等行为有关。     

田间二化螟雄蛾对不同配比性信息素的嗅觉反应 及性信息素识别相关基因表达水平差异

【目的】本研究旨在从行为和嗅觉分子水平探究二化螟Chilo suppressalis雄蛾对性信息素嗅觉反应的地理种群差异及其机理,以明确该害虫田间种群雄成虫的嗅觉适应性及其特点。【方法】采用7种Z11-16∶Ald, Z9-16∶Ald和Z13-18∶Ald配比不同的三元性信息素诱芯(Z11-16∶Ald和Z9-16∶Ald配比分别为540 μg∶540 μg, 864 μg∶216 μg, 945 μg∶135 μg, 980 μg∶98 μg, 1 003 μg∶77 μg, 1 016 μg∶64 μg和1 045 μg∶35 μg,而Z13-18∶Ald含量保持不变),在中国6省水稻田间诱捕二化螟雄成虫;利用实验室风洞测定864 μg∶216 μg, 980 μg∶98 μg和1 016 μg∶64 μg配比诱芯在田间诱捕的越冬代和第2代二化螟雄蛾分别对这3个配比的性信息素诱芯的行为反应;并采用RT-qPCR方法测定这7种性信息素配比不同的诱芯诱捕的雄蛾触角中二化螟雄蛾12个性信息素识别相关基因的表达水平。【结果】在田间试验中,Z11-16∶Ald和Z9-16∶Ald不同配比的性信息素诱芯对水稻二化螟雄蛾均有引诱作用,但不同配比引诱的二化螟雄蛾占比不同。6省诱芯中Z11-16∶Ald和Z9-16∶Ald的最佳配比不同,并且同一配比性信息素诱芯在不同省份引诱的二化螟雄蛾占比也不同。结果表明,不仅在不同地区诱芯的性信息素最佳配比不同,而且在不同地区不同配比性信息素的诱蛾量占比也不同。实验室风洞试验中,864 μg∶216 μg和1 016 μg∶64 μg配比诱芯田间诱捕雄蛾分别对864 μg∶216 μg和1 016 μg∶64 μg配比诱芯的行为反应均显著强于对其余两种配比诱芯,980 μg∶98 μg配比诱芯田间诱捕雄蛾对1 016 μg∶64 μg, 980 μg∶98 μg和864 μg∶216 μg配比诱芯的行为反应无显著差异。在RT-qPCR测定中,除GOBP1外,其余11个性信息素识别相关基因在Z11-16∶Ald和Z9-16∶Ald不同配比诱芯诱捕雄蛾触角中的表达水平均存在显著差异,其中PBP3, PBP4, PR1, PR2, PR4, PR5和PR6 7个基因的表达水平与性信息素配比之间存在显著的线性相关。【结论】本研究明确了中国二化螟不同地理种群性信息素嗅觉差异,不仅有助于提高该害虫的性诱防控效率,而且也有助于理解其嗅觉地理种群差异的成因。     

草地贪夜蛾4个性信息素结合蛋白基因的克隆及表达模式分析

草地贪夜蛾是世界性的重大害虫,2019年1月入侵我国并迅速扩散到20多个省市。性诱剂是对草地贪夜蛾进行监测和诱杀的有效手段,但是其作用识别机制仍不清楚,限制了高效性诱剂的研发和应用。性信息素结合蛋白(PBPs)在鳞翅目昆虫包括草地贪夜蛾性信息素识别过程中起重要作用。本研究从草地贪夜蛾中克隆了4个编码PBPs的cDNA序列,命名为SfruPBP1-SfruPBP4。4个SfruPBPs均含有完整的开放阅读框,所编码的蛋白具有性信息素结合蛋白的典型特征:N-端有信号肽、具有保守的6个半胱氨酸残基。系统进化分析显示SfruPBPs与斜纹夜蛾和海灰翅夜蛾PBPs的亲缘关系最近,且4个SfruPBPs被聚在不同的进化分支。4个SfruPBPs基因均由3个外显子和2个内含子组成,内含子插入位点高度保守。此外,4个SfruPBPs在草地贪夜蛾基因组上呈串联排列。SfruPBP1、SfruPBP2和SfruPBP3在成虫触角中特异性表达,其中SfruPBP1和SfruPBP2在雄成虫触角中的表达水平显著高于雌虫,而SfruPBP3在雌雄触角中的表达水平无显著差异。SfruPBP4特异性表达于雄成虫腹部。本研究结果为揭示草地贪夜蛾性信息素识别机制奠定了基础。     

蛾类性信息素研究进展

蛾类是昆虫性信息素中研究较多的类群,已有565种的性信息素成份被鉴定,其相关研究在害虫监测和防治上得到实际应用的同时,已涉及到生态、生化、遗传等诸多方面,特别是在物种多样性的化学表达及物种的生殖隔离现象的分子水平的表达上,提供了研究的典范。本文将介绍蛾类性信息素的多样性、性信息素化学结构鉴定、微量成分的作用、合成性信息素的利用、性信息素生物合成酶、性信息素生产的调节机制及性信息素的感受机制等方面的研究现状和存在的问题。     

小菜蛾普通气味受体基因PxylOR9的鉴定及功能研究

【目的】克隆小菜蛾Plutella xylostella一普通气味受体基因,明确其在不同组织中的表达分布,并鉴定其功能,为了解小菜蛾对寄主植物的识别机制提供理论基础。【方法】在小菜蛾成虫触角转录组测序和分析的基础上,通过PCR技术克隆得到一气味受体基因的全长序列,利用半定量RT-PCR研究其在雌雄蛾不同组织中的表达,并通过爪蟾卵母细胞体外表达结合双电极电压钳技术测试该受体对59种植物挥发物刺激的反应。【结果】在前期研究中,通过转录组测序和生物信息学分析,预测获得了多条小菜蛾气味受体基因序列。本研究中,我们克隆得到了其中一小菜蛾气味受体基因Pxyl OR9的c DNA全长序列(Gen Bank登录号:KP757898)。Pxyl OR9包括6个跨膜结构域,N末端位于胞内,符合昆虫气味受体的典型特征。与其他鳞翅目昆虫气味受体构建的进化树分析结果显示,Pxyl OR9与性信息素受体具有明显的分离,并与普通气味受体聚集在一起。半定量RT-PCR结果显示,Pxyl OR9仅在雌雄触角中表达且无雌雄差异。双电极电压钳记录结果显示,在测试的植物挥发物中Pxyl OR9只对植物挥发物!-紫罗兰酮的刺激具有反应。【结论】本研究从小菜蛾中克隆得到Pxyl OR9的全长序列,其编码产物具有气味受体的典型特征并且属于普通气味受体。该基因在仅在小菜蛾成虫触角中高表达。体外功能研究证明Pxyl OR9对植物挥发物!-紫罗兰酮具有特异反应,推测其参与了小菜蛾对植物的识别。     

灰翅夜蛾属昆虫的性信息素研究概况

本文从雌蛾性信息素组分鉴定、雄蛾对性信息素的行为反应和性信息素的应用３个方面,综述了灰翅夜蛾属昆虫性信息的研究进展,并展望了此属昆虫性信息素的研究前景。     

草螟科昆虫性信息素组分结构及分布特点

草螟科昆虫的分布范围极其广泛,且大多数为农林重要害虫。利用性信息素对害虫进行监测或防治具有靶标明确、对环境无污染等优点,是害虫可持续综合治理的重要部分。本文对已鉴定性信息素组分的草螟科昆虫及其性信息素组分进行统计和分类,比较分析了已鉴定的草螟科昆虫性信息素组分的化学结构及其在不同亚科、属以及种之间的分布特点,以期为性信息素组分尚未得到鉴定或鉴定困难的草螟科昆虫的相关研究提供参考,同时也可为进一步探讨蛾类昆虫性信息素的进化提供依据。     

烟夜蛾性肽受体基因的克隆与表达模式分析

【目的】克隆烟夜蛾Helicoverpa assulta (Guenée)性肽受体基因并分析其表达模式, 为深入研究性肽与交配后反应的关系奠定基础。【方法】采用RT-PCR方法, 从烟夜蛾雌蛾性信息素腺体中得到性肽受体基因cDNA全序列。利用荧光定量PCR方法, 分析该基因的表达模式。【结果】序列分析结果显示, 烟夜蛾性肽受体基因cDNA全长2 048 bp, 命名为HassSPR（GenBank登录号: AFH53182.1）。该基因的开放阅读框长1 275 bp, 编码424个氨基酸残基, 序列中含有7个跨膜域结构, 预测分子量和等电点分别为48.6 kDa和9.25。序列比对分析表明, HassSPR与近缘种棉铃虫H. armigera和其他蛾类性肽受体的氨基酸序列一致性分别达98.35%和超过84%, 与已经报道的其他昆虫的性肽受体的氨基酸序列一致性也在64%以上。不同组织表达分析表明, HassSPR在测定的1日龄雌蛾不同组织中均有表达, 以在脑中的表达量最高。时序表达分析表明, 在羽化前1 天至羽化后6日龄雌蛾的信息素腺体中均有表达, 以3日龄表达量最高。雌蛾交配后, HassSPR在性信息素腺体和脑中的表达量显著上调, 而在交配囊和卵巢中的表达量显著下调。【结论】从烟夜蛾雌蛾性信息素腺体中克隆得到性肽受体基因HassSPR, 其表达模式提示该基因的表达水平与雌蛾的生殖生理和生殖行为有关。     

植物挥发物对蛾类昆虫性信息素的影响

在植物与昆虫的协同进化过程中,植物挥发物与昆虫性信息素的相互关系一直以来被认为是物种间的重要通信系统。这种相互关系表现为植物挥发物对昆虫生理和行为的影响上,影响昆虫性信息素的合成和昆虫对性信息素的行为反应。本文针对植物挥发物对蛾类昆虫性信息素的影响进行了综述。评述了寄主植物挥发物对蛾类昆虫性信息素或前体的合成及性信息素的产生与释放的影响,总结了寄主植物和非寄主植物挥发物对蛾类昆虫的求偶行为的调控作用及对蛾类昆虫性信息素的增效或抑制作用阐述了植物挥发物影响蛾类昆虫对性信息素行为反应的机理,并且讨论了目前存在的问题。     

卷蛾科昆虫性信息素及其提取和分离

经过长期艰苦不懈地研究与实践,科学家们发现用卷蛾昆虫性信息素防治害虫是一个行之有效的途径。它具有高效、无毒、不伤害益虫和不污染环境等优点。因此对昆虫性信息素的研究成为科学家们研究的一个重点。１　卷蛾科昆虫的化学通讯与性信息素昆虫交配化学通讯的基本形式是由雌蛾释放一种特异性的性信息素,通过空间弥散,最后达到雄蛾栖息地,雄蛾受性信息素的刺激而产生一系列定向飞行和性行为,达到交配、繁衍后代的目的。鲁洛夫斯（Ｒｏｅｌｏｆｓ,１９７０）把雌蛾性信息素分为两类：一类称作“性信息素的主要活性成分”起刺激雄蛾作…     

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。     

绿盲蝽气味受体基因AlucOR40的克隆及功能研究

【目的】从绿盲蝽Apolygus lucorum触角中克隆气味受体基因Aluc OR40,研究该气味受体基因在绿盲蝽不同组织中的表达水平,然后对该基因的功能进行研究,为理解绿盲蝽的嗅觉识别机制提供理论基础。【方法】在绿盲蝽成虫触角转录组测序与分析的基础上,通过PCR技术克隆得到气味受体基因Aluc OR40的全长序列。用半定量RT-PCR研究该基因在雌雄虫不同组织中的表达水平。然后通过爪蟾卵母细胞体外表达该基因,并结合双电极电压钳检测了该气味受体对60种气味分子包括绿盲蝽性信息素组分和植物挥发物的反应。然后,利用触角电位技术测定羽化后3 d的绿盲蝽成虫对Aluc OR40的气味配体的触角电位反应。【结果】克隆了Aluc OR40(Gen Bank登录号:KU886190)。Aluc OR40编码398个氨基酸,蛋白具有7个跨膜结构域,N末端位于胞内,C端位于细胞外,符合昆虫气味受体的典型特征。半定量RT-PCR的结果显示,Aluc OR40在触角中特异表达,且在雄虫触角中的表达水平高于雌虫。双电极电压钳记录结果显示,Aluc OR40只对反-2-己烯醇一种气味分子具有特异反应。EAG实验结果表明,羽化后3 d的绿盲蝽雌雄虫都对反-2-己烯醇有反应,且雄虫触角的EAG反应显著高于雌虫。【结论】结果提示Aluc OR40参与了绿盲蝽对反-2-己烯醇的识别过程,推测其在绿盲蝽交配过程中雄虫对雌虫的识别中发挥作用。     

国槐尺蠖性信息素的生物学研究

国槐尺蠖(semiothisa cinerearia Bremer et Grey)的性信息素腺体位置通过触角电位、扫描电镜和组织学三种研究技术进行了检查。触角电位证明性信息素腺体位于产卵器。扫描电镜确定在雌蛾腹部第Ⅷ和Ⅸ—Ⅹ节之间的节间膜背面有一囊状结构。触角电位进一步证明这一囊状结构为性信息素腺体。腺体横切显示性信息素腺体细胞特征为核大,细胞体呈柱状,细胞质内有小空泡。触角电位证明雌蛾在暗周期(20:00,21:00和22:00)产生的性信息素比在光周期(8:00、9:00和10:00)多。风洞试验显示雄蛾在暗周期(21:00)比在光周期(9:00)对性信息素提取物的行为反应强烈。田间试验证明性信息素腺体提取物具有诱蛾活性。上述结果为国槐尺蠖性信息素的化学分离和鉴定提供了基础。     

国槐尺蠖性信息素的生物学研究

国槐尺蠖(semiothisa cinerearia Bremer et Grey)的性信息素腺体位置通过触角电位、扫描电镜和组织学三种研究技术进行了检查.触角电位证明性信息素腺体位于产卵器.扫描电镜确定在雌蛾腹部第Ⅷ和Ⅸ—Ⅹ节之间的节间膜背面有一囊状结构.触角电位进一步证明这一囊状结构为性信息素腺体.腺体横切显示性信息素腺体细胞特征为核大,细胞体呈柱状,细胞质内有小空泡.触角电位证明雌蛾在暗周期(20:00,21:00和22:00)产生的性信息素比在光周期(8:00、9:00和10:00)多.风洞试验显示雄蛾在暗周期(21:00)比在光周期(9:00)对性信息素提取物的行为反应强烈.田间试验证明性信息素腺体提取物具有诱蛾活性.上述结果为国槐尺蠖性信息素的化学分离和鉴定提供了基础.     

杨小舟蛾雌蛾性信息素活性成分的鉴定

【目的】鉴定杨小舟蛾Micromelalopha sieversi雌蛾性信息素活性成分的结构信息。【方法】采用正己烷浸提的方法提取杨小舟蛾性成熟处女雌蛾性腺中的活性成分;利用气相色谱-触角电位联用(GC-EAD)技术对其活性成分进行定位;性腺提取物与4-甲基-1,2,4-三唑啉-3,5-二酮(MTAD)进行微量化学反应,获得衍生物;利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术分别对性腺提取物及MTAD衍生物进行质谱特征离子分析。【结果】GC-EAD结果显示,杨小舟蛾雄蛾触角对雌蛾性信息素腺体提取物中的一种成分有较好的反应;GC-MS分析结果表明,能引起雄蛾触角电生理反应的成分为十八碳的不饱和醛;MTAD衍生物的GC-MS结果显示,该活性成分的两个双键分别位于碳链的13和15位。【结论】本研究鉴定出杨小舟蛾雌蛾性信息素活性成分的平面结构为13,15-十八碳二烯醛,但双键的立体构型有待合成标准化合物进一步鉴定。本研究为杨小舟蛾性信息素备选化合物的筛选提供了方向,为信息素的结构确证奠定了基础。     

蛾类昆虫混合型性信息素研究进展

蛾类昆虫的种群繁衍离不开复杂的性信息素通讯系统,对蛾类性信息素化学结构的研究可以应用于害虫的种群监测和绿色防控。蛾类昆虫性信息素的多样性体现在组分的化学结构及不同组成,而性信息素组分根据化学结构又可以分为0型、Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。一般而言,一种昆虫的性信息素组分只属于其中的一种类型。然而,近年来的研究显示越来越多的昆虫的性信息素组分属于混合型。因此,本文围绕使用混合型性信息素的昆虫,主要从性信息素的组成、分布、鉴定方法及行为功能等方面展开叙述,为深入认识蛾类昆虫丰富的性信息素通讯系统提供参考。     

棉铃虫气味受体的克隆与组织特异性表达

气味受体在昆虫识别外界气味过程中起重要作用,对其的研究可以帮助我们了解昆虫对气味识别的分子机制。本文通过RT-PCR技术,在棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)中克隆得到11条气味受体序列（GenBank登录号：EU599565～EU599568,EU818702～EU818706,FJ393455）。序列分析结果表明,HarmOR2为非典型气味受体,其他为典型气味受体。进化树显示,HarmOR10与黑腹果蝇Drosophila melanogaster DOR46a进化关系较近,而HarmOR4与果蝇味觉受体聚类在一起。棉铃虫其余气味受体与烟芽夜蛾Heliothis virescens气味受体单独或几个一起处于与黑腹果蝇气味受体进化关系较远的聚类中,而且彼此聚类关系较远。使用半定量RT-PCR对这些气味受体的表达谱进行研究,结果表明: HarmOR2在棉铃虫触角和喙中表达,表达量在雌雄间相当。其他受体则在成虫触角中特异表达,其中HarmOR3,HarmOR13和HarmOR14仅在雄性触角内表达; 雌性触角内HarmOR12和HarmOR20的表达量要高于雄性触角;其余气味受体雌雄触角间表达量则相当。