梨小食心虫气味结合蛋白GmolOBP3的cDNA克隆、表达谱及结合特性分析

【目的】为了更好地了解昆虫气味结合蛋白（odorant binding proteins, OBPs）在梨小食心虫Grapholita molesta（Busck）嗅觉识别中的作用,并明确其与寄主挥发物的结合特性。【方法】利用RT-PCR和RACE技术克隆梨小食心虫OBP基因;采用RT-PCR和实时定量PCR对该基因在成虫不同组织和羽化后不同日龄成虫中的表达情况进行了测定;以N-phenyl-1-naphthylamine（1-NPN）为荧光探针,采用荧光竞争结合试验对GmolOBP3蛋白的结合特性进行了分析。【结果】得到梨小食心虫一个新的气味结合蛋白基因,命名为GmolOBP3（GenBank登录号：KF395363）。GmolOBP3开放阅读框全长492 bp,编码163个氨基酸残基,预测分子量和等电点分别为18.72 kDa和4.93,呈酸性,具有典型的6个半胱氨酸位点。GmolOBP3在雌、雄成虫触角和腹部均有表达,成虫在羽化后5 d内,雌蛾触角中GmolOBP3表达量随羽化后日龄而增加,但雄蛾在羽化后第5天触角中 GmolOBP3表达量显著降低。通过构建GmolOBP3原核表达载体,在大肠杆菌Escherichia coli中诱导表达并获得了GmolOBP3重组蛋白。荧光竞争结合实验对GmolOBP3蛋白与16种寄主挥发物及4种性信息素类似物的结合力发现,在供试的4种梨小食心虫性信息素类似物中,GmolOBP3蛋白与反-8-十二碳烯醋酸酯和十二烷-1-醇不结合,而与顺-8-十二碳烯醋酸酯和顺-8-十二碳烯醇结合,但结合力较弱,结合常数分别为83.00和103.70 μmol/L;与16种寄主挥发物结合能力也不强,其中结合最强的是β 紫罗酮,结合常数为49.36 μmol/L。【结论】由此推断,GmolOBP3具有选择性识别和结合各种配基的特性。     

西花蓟马化学感受蛋白的cDNA克隆、时空表达分析及组织定位

【目的】研究西花蓟马Frankliniella occidentalis化学感受蛋白(chemosensory proteins,CSPs)在其嗅觉及化学感受系统中的作用。【方法】利用RT-PCR和RACE技术克隆西花蓟马化学感受蛋白基因,用DNAMAN软件进行序列分析,使用BLAST进行同源性比较,采用MEGA6的Neighbor-joining法构建了进化树。通过实时定量PCR(real-time quantitative PCR,qRT-PCR)检测了西花蓟马不同发育期以及成虫不同组织(触角、头、足、胸、腹)中该基因的表达谱。免疫新西兰大白兔制备了Focc CSP1蛋白抗体,与样品切片中Focc CSP1蛋白以及10 nm胶体金颗粒偶联的羊抗兔二抗反应,经透射电镜观察,对该蛋白在西花蓟马成虫组织中进行免疫定位。【结果】克隆并鉴定了一个西花蓟马化学感受蛋白基因,命名为Focc CSP1(Gen Bank登录号:KM527949)。该基因c DNA序列全长597 bp,完整开放阅读框(ORF)288 bp,编码95个氨基酸,成熟蛋白分子量11.377 k D,等电点4.72,具有化学感受蛋白典型的4个保守半胱氨酸位点特征。Focc CSP1与东亚飞蝗Locusta migratoria Lmig CSP(Gen Bank登录号:CAJ01476.1)的氨基酸序列一致性最高,进化关系最近。Focc CSP1在西花蓟马不同发育阶段和成虫不同组织中均有表达,在羽化1 d的雌虫中相对表达量最高,其次是2龄若虫,蛹和成虫后期表达量最低;在触角和足中相对表达量较高。成功构建了重组表达质粒p ET-30a/Focc CSP1,并诱导表达,经Ni柱纯化,获得目的蛋白;免疫定位表明,该蛋白在西花蓟马触角、足、头等部位血淋巴中均大量存在。【结论】明确了西花蓟马化学感受蛋白基因Focc CSP1的核苷酸、氨基酸序列特征。Focc CSP1广泛分布在西花蓟马多个组织及各个发育期,据此推测该基因可能在西花蓟马嗅觉识别、感受机械刺激以及调节生长发育等方面扮演重要角色。     

烟实夜蛾触角化学感受蛋白cDNA的克隆、序列分析及在大肠杆菌中的表达

利用RT-PCR技术扩增了编码烟实夜蛾 Helicoverpa assulta 触角化学感受蛋白（chemosensory protein）的全长cDNA。克隆和测序结果表明,烟实夜蛾化学感受蛋白基因核苷酸序列全长384 bp(GenBank序列号： DQ285667),编码127个氨基酸残基,预测N-末端包含16个氨基酸组成的信号肽序列,因此估测其成熟蛋白分子量为12.97 kD,等电点为5.32。将该基因重组到表达载体pGEX-4T₂中,并转入原核细胞中进行表达。SDS-PAGE和Western印迹分析表明,经IPTG诱导后,烟实夜蛾化学感受蛋白基因能在大肠杆菌BL21中表达,电泳检测到一条约39 kD的外源蛋白,与预测的融合蛋白分子量大小相符。     

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。     

小地老虎化学感受蛋白AipsCSP8的表达及配体结合特性分析

【目的】本研究旨在解析小地老虎Agrotis ipsilon化学感受蛋白AipsCSP8的表达谱及配体结合特征。【方法】利用qRT-PCR方法测定了AipsCSP8在小地老虎成虫头、胸、腹、足、翅、性腺(附腺)、触角、喙和下唇须以及雌雄虫羽化前后触角中的表达水平。体外重组表达AipsCSP8蛋白,通过荧光竞争结合实验测定重组蛋白AipsCSP8对24种性信息素、22种植物挥发物和10种化学农药的结合特性。【结果】qRT-PCR检测结果显示,AipsCSP8在小地老虎雄成虫的足和下唇须中表达量最高,在附腺和触角中的表达量次之;在雌成虫的触角中表达量最高,在足、性腺、下唇须中的表达量次之。另外,雄、雌虫触角中AipsCSP8表达量分别在成虫羽化前1 d和羽化当天达到顶峰。荧光竞争结合实验结果表明,重组蛋白AipsCSP8对植物挥发物邻苯二甲酸-丁酯(解离常数Ki=14.6 μmol/L)、苯乙醛(Ki=17.2 μmol/L)以及化学农药阿维菌素(Ki=12.9 μmol/L)均有较强的结合能力。【结论】化学感受蛋白AipsCSP8可能参与小地老虎嗅觉行为及味觉识别,并可能在小地老虎感受化学农药的过程中发挥作用。     

砂梨CONSTANS基因的克隆及原核表达分析

为了探索梨树植物的开花调控机制,本研究以砂梨(Pyrus pyrifolia Nakai)叶片为材料,采用同源序列克隆法,进行了开花调控相关基因CONSTANS的克隆,命名为PyCO,GenBank登录号为KF246572。序列分析表明,该基因包含一个1023 bp的开放阅读框,编码340个氨基酸,推测蛋白质分子量为37.81 kD,等电点为5.95。PyCO蛋白具有典型的植物CO家族的结构特征,含有2个高度保守的B-box及CCT结构域。进化树分析表明,该氨基酸序列与苹果的同源性接近93%,与碧桃、可可树、草莓等其他高等植物的CO类蛋白同源性也在70%以上。原核表达获得了具有较高表达水平的融合蛋白,分子量约为58.5 kD,为进一步探索梨树开花调控机理奠定了基础。     

棉花粉蚧化学感受蛋白基因PsCSP10的克隆及表达谱分析

本研究克隆出了棉花粉蚧Phenacoccus solenopsis Tinsley化学感受蛋白(CSPs)基因Ps CSP10的全长c DNA(Gen Bank登录号:KT958555),其核苷酸序列长640 bp,编码128个氨基酸,预测其成熟蛋白分子量14.99 k D,等电点6.61,且含有4个保守的半胱氨酸,符合昆虫CSPs的典型特征。该基因编码的氨基酸序列和其他昆虫化学感受蛋白基因编码的氨基酸序列相似性为50%-56%。应用Real-time PCR测定的结果表明棉花粉蚧各发育阶段中Ps CSP10均有表达,但在雄成虫中的相对表达量显著高于其他发育阶段。在分别用扶桑Hibiscus rosa-sinensis L.、棉花Gossypium hirsutum L.、马缨丹Lantana camara L.饲养获得的雄成虫中Ps CSP10相对表达量不存在差异。研究结果为进一步明确棉花粉蚧中Ps CSP10的功能奠定了基础。     

中华蜜蜂化学感受蛋白基因Acer-CSP1克隆与表达特征分析

化学感受蛋白(chemosensory proteins, CSPs)是昆虫化学感受系统中重要的组成部分之一。本研究克隆了中华蜜蜂Apis cerana cerana化学感受蛋白基因Acer-CSP1, 其核苷酸全长351 bp （GenBank登录号为FJ157352）, 编码116个氨基酸残基, 预测蛋白分子量为13.85 kD, 等电点为4.89, 且含有4个保守的半胱氨酸残基, 均符合昆虫CSPs的一般特征, 且与意蜂CSP1基因具有99.1%的相似性, 与其他昆虫也有45.3%~68.0%的相似性。利用2^-ΔΔCt法及绝对定量法的real-time PCR技术对Acer-CSP1在中蜂不同器官表达特征进行了研究, 得出的一致结论为Acer-CSP1显著水平地高丰度表达于中华蜜蜂触角, 其次大量表达于头部。由于触角为中华蜜蜂最主要的嗅觉器官, 而头部则具有发达的感觉神经系统和味觉系统, 这也提示Acer-CSP1极有可能参与中华蜜蜂的嗅觉以及其他化学感受功能。     

小地老虎β-微管蛋白基因cDNA序列的克隆、序列分析和表达检测

β-微管蛋白在昆虫生长发育、信号传导、抗药性等方面具有重要作用.本研究以小地老虎Agrotis ypsilon(Rottemberg)3龄幼虫为材料,利用RT-PCR、cDNA末端快速扩增技术(RACE)克隆得到小地老虎β-微管蛋白基因的cDNA序列,命名为AgTubB(GenBank登录号:JN029962),并检测...     

大豆GmOLPa基因的蛋白序列分析及原核表达

以盐诱导后的大豆根为材料,提取总RNA,RT-PCR得到GmOLPa目的片段。对其蛋白序列分析表明,该蛋白属于GH64-TLP-SF同源超家族中的PR-5蛋白,第25-244位氨基酸是其保守结构域,与番茄中的PR-5亲缘关系最为接近。构建GmOLPa基因ORF的原核表达载体pET-28-GP,并对其在大肠杆菌BL21中的表达条件进行优化。SDS-PAGE证实重组质粒能够在大肠杆菌BL21中表达,目的蛋白分子量约为30 kD,最佳诱导时间为4 h,最佳IPTG诱导浓度为1.0 mmol/L。     

短期高温对梨小食心虫成虫存活率和适应性的影响（英文）

【目的】梨小食心虫Grapholita molesta （Busck）（鳞翅目：卷蛾科）是一种世界性的害虫,能使蔷薇科的果树严重减产。本研究旨在评估此害虫的耐热性及适应性。【方法】将梨小食心虫成虫暴露在不同温度（36, 38, 40, 42, 44 和46℃）和不同暴露时间（0.5, 1, 2, 4和8 h）下,测定其存活率以及短期高温（38或40℃热驯化1 h）对其热耐受力、寿命、生殖力及卵孵化率的影响。【结果】随着高温暴露时间的延长,梨小食心虫成虫存活率下降。在38或40℃热驯化1 h后,能显著提高梨小食心虫成虫在42℃下2 h的存活率（P<0.05）。在41℃处理1 h,梨小食心虫出现热休克现象,其寿命显著延长,但产卵量显著下降。进一步的试验证明雄虫受高温影响较大,导致与其配对后的雌虫产卵量降低。然而,不论亲代受到怎样的热刺激,其后代的孵化率均不受影响。【结论】结果说明,超过41℃,1 h的高温能对梨小食心虫带来负面影响,但梨小食心虫成虫有适应高温的潜力。     

梨小食心虫自然种群与室内继代饲养种群生物学特性比较

【目的】为明确梨小食心虫Grapholita molesta自然种群与室内继代饲养种群生物学特性的差异, 以期为梨小食心虫的人工饲养以及测报与防治提供理论依据。【方法】本研究对室内继代饲养的和从田间采集的梨小食心虫, 在室内同等条件下饲养, 较系统地观察两者的生物学特性并对其主要生命表参数进行了比较。【结果】在本试验条件下, 梨小食心虫室内继代饲养种群的蛹期极显著长于自然种群（t=-10.78, df=4, P=0.0004）; 卵期、 幼虫期以及预蛹期均稍长于自然种群, 但无显著差异。室内继代饲养种群的幼虫存活率、 化蛹率、 羽化率极显著高于自然种群（存活率： t=-7.61, df=4, P=0.0016; 化蛹率： t=-24.32, df=4, P=0.0017; 羽化率： t=-6.96, df=4, P=0.0022）; 两个种群的卵孵化率、 蛹重、 成虫寿命、 产卵前期、 产卵期及单雌产卵量均无显著差异。自然种群蛀果率高于室内继代饲养种群, 但差异不显著。生命表分析表明, 梨小食心虫室内继代饲养种群的种群趋势指数I、 净增殖率R₀、 内禀增长率r_m、 平均世代周期T、 周限增长率λ均极显著高于自然种群（I： t=-12.20, df=4, P=0.0003; R₀： t=-11.72, df=4, P=0.0003; r_m： t=-9.77, df=4, P=0.0006; T： t=-12.05, df=4, P=0.0003; λ： t=-9.79, df=4, P=0.0006）, 种群加倍时间Dt极显著低于自然种群（t=7.17, df=4, P=0.0020）。【结论】室内继代饲养种群在室内连续饲养50多代后, 与自然种群比较, 不仅各生命表参数和钻蛀危害果实的能力没有下降, 反而在与自然种群同等的室内饲养条件下, 表现了更好的适应性, 在本供试条件下, 后代具有更大的种群增长潜力。所以, 利用室内继代饲养种群进行的相关试验研究结果可以作为梨小食心虫预测预报与防治实践的依据。     

果园梨小食心虫越冬幼虫与成虫发生的关系

【目的】探明梨小食心虫Grapholita molesta (Busck)在果园中的越冬场所及越冬幼虫与越冬代成虫发生的关系, 为更好地防治梨小食心虫提供科学依据。【方法】选取山东省不同地区（济南、泰安、肥城、广饶、莱芜）6个代表性的果园进行系统调查, 刮树皮调查记录梨小食心虫越冬幼虫在树体上的分布和存活情况, 利用封闭纱网调查土壤中梨小食心虫越冬幼虫数量, 同时利用性诱集和糖醋液对越冬代成虫发生量进行监测, 分析同园越冬幼虫与成虫发生的关系。【结果】梨小食心虫幼虫平均越冬成活率高达62.99%; 不同果园间梨小食心虫的越冬幼虫数量差异显著（P<0.001）。 越冬场所选择更倾向于树体下部（45.10%）和中部（46.28%）以及相应的主干（28.48%）和主枝（44.24%）, 而位于树体上部(8.62%)及相应的侧枝(27.28%)的相对较少; 对树枝方位的选择没有显著差异（P>0.05）（东27.57%, 西26.13%, 南23.76%, 北22.54%）。同园越冬幼虫数量与越冬代成虫诱集数量无显著相关性。【结论】梨小食心虫以老熟幼虫在果树中、下部主干和主枝及树干周围的土壤中越冬。梨小食心虫在果园调查获得的越冬幼虫数量不能作为该果园翌年越冬代成虫发生和防治的依据, 发生危害情况还需根据周围环境情况做综合考虑。     

梨小食心虫微卫星标记的扩增稳定性及多态性分析

【目的】筛选适合我国梨小食心虫Grapholita molesta种群遗传学研究的微卫星位点,并依据所筛选的微卫星位点进行梨小食心虫地理种群的遗传多样性分析。【方法】利用欧洲梨小食心虫和苹果蠹蛾Cydia pomonella种群中已报道的11个微卫星位点, 分析各位点在我国12个种群257头梨小食心虫样本中的扩增稳定性,再进行其多态性分析,筛选适合的位点,然后进行种群遗传多态性分析。【结果】在分析的11个微卫星位点中, 位点Gm01, Gm03, Gm04和Cyd15无法稳定扩增; 位点Gm05扩增成功率较低, 位点Gm07遗传多态性较低; 而位点Gm02, Gm06, Gm08, Gm09和Gm10等扩增效果稳定且遗传多态性丰富。这5个稳定扩增的微卫星位点平均等位基因数量（N_A）为7.417~12.500, 平均观察杂合度（H_o）为0.366~0.655, 平均期望杂合度（H_e）为0.642~0.846, 多态信息含量（PIC）为0.800~0.935。【结论】本研究成功筛选出位点Gm02, Gm06, Gm08, Gm09和Gm10等5个微卫星位点。基于这5个微卫星位点标记的结果显示, 山东和陕西不同梨小食心虫地理种群均具有丰富的遗传多样性。 这5个位点可以适用于我国梨小食心虫种群的进一步遗传分析研究。     

Molecular and functional characterization of three odorant binding proteins from the oriental fruit moth Grapholita molesta (Busck) (Lepidoptera: Tortricide)

Odorant binding proteins (OBPs) act in recognizing odor molecules and their most well‐studied functions are transporting odors across the sensillum lymph to olfactory receptor neurons within the insect antennal sensillum. The adults of Grapholita molesta highly depend on olfactory cues in locating host plants and selecting oviposition sites, in which OBPs play an important role in perceiving and recognizing host plant volatiles. Exploring the physiological function of OBPs could facilitate our understanding of their importance in insects’ chemical communication. In this study, three OBP genes were cloned and named GmolOBP4, GmolOBP5, and GmolOBP10. Quantitative real‐time PCR results indicated that GmolOBP4 and GmolOBP10 were predominantly expressed in adult antennae and GmolOBP5 was expressed in multiple tissues, including head, legs, and wings in addition to antennae. The binding affinities of the three recombinant GmolOBPs (rGmolOBPs) with four sex pheromone components and twenty‐nine host plant volatiles were measured using 1‐N‐Phenyl‐naphthylamine as a fluorescence probe. The three rGmolOBPs exhibited specific binding properties to potential ligands, GmolOBP4 and GmolOBP10 bound to minor sex pheromone components, such as (Z)‐8‐dodecenyl alcohol and dodecanol, respectively. rGmolOBP4 showed intermediate binding ability with hexanal, benzyl alcohol, and pear ester, rGmolOBP5 had a weak affinity for benzaldehyde, pear ester and, methyl jasmonate, and rGmolOBP10 showed strong binding capacity toward hexanol, decanol, and α‐ocimene. We speculate that the GmolOBP4 and GmolOBP10 have dual functions in perception and recognition of host plant volatiles and sex pheromone components, while GmolOBP5 may serve other function(s).     

印楝素乳油对梨小食心虫的防控效果研究

【目的】探索0.3%印楝素乳油对梨小食心虫Grapholita molesta的控制效果。【方法】根据梨小食心虫的生物习性,采用浸渍法和浸虫法对梨小食心虫1日龄、3日龄、5日龄的卵和3龄、5龄幼虫进行了杀虫活性测定,采用药膜法对梨小食心虫初孵幼虫进行毒力测定,并通过田间试验测定0.3%印楝素乳油对梨小食心虫的控制效果。【结果】0.3%印楝素乳油对梨小食心虫1日龄、3日龄和5日龄卵的致死中量分别为6.5195、4.5789、6.6268 mg/L,对初孵幼虫的致死中量为6.0495 mg/L,效果较好,而对3龄和5龄幼虫几乎没有杀伤作用。使用有效成分为2.0 mg/kg~3.0 mg/L的印楝素乳油在田间进行梨小食心虫防治试验时,药后5 d和10 d的防治效果在63.18%~76.22%之间,至药后15 d时,防效则下降到27%以下,果实受害明显,表明该药剂已失去控制作用。【结论】印楝素乳油不能作为防治梨小食心虫的专用药剂,仅可在其发生危害的初期,防治其他害虫时,作为兼治的药剂来使用。     

Mating disruption barriers in pome fruit for improved control of oriental fruit moth Grapholita molesta Busck (Lep., Tortricidae) in stone fruit under mating disruption

Oriental fruit moth (OFM) Grapholita molesta Busck (Lep., Tortricidae) is a very important pest in commercial orchards in Victoria, Australia. Pheromone‐mediated mating disruption (MD) applied in stone fruit orchards successfully controlled OFM populations for many years, but damage to shoot tips and fruit at the edge of peach blocks located adjacent to pear blocks under insecticide treatments has become problematic. To improve protection of stone fruit against edge damage and outbreaks of OFM, all orchards were treated with sex pheromone dispensers for MD on an area‐wide basis. Area‐wide MD treatment, including all pome and stone fruit orchards in a discrete area, successfully controlled edge infestations of OFM, but was expensive. To reduce the cost of OFM control, sex pheromone dispensers for MD were applied as barrier treatments to 54–60 m of neighbouring pears adjacent to peaches under MD. Detailed monitoring of the OFM population, shoot tip and fruit damage assessments indicated that application of MD barriers on pears during two consecutive seasons provided sufficient control of OFM on peaches. This MD barrier treatment was able to reduce the number of OFM caught in all experimental peach blocks, with damage to shoot tips and fruit giving similar results to MD treatment of the whole neighbouring pear block. Extending the MD treatment area for 54–60 m into the neighbouring pear block significantly reduced the edge damage in MD‐treated peaches in the first season and almost eliminated OFM damage in the second season.